JPS61221600A - モータ発電機無停電電力系ユニツト - 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」 本発明は、電圧および周波数が不規則になったり、不足
期間の関電力が完全に遮断されたりすることのある交流
電力源により同期駆動モータが附勢され、かつ電力源が
使用可能な交流をモータに給電している際には常に、ま
た電力の遮断期間中には多数秒にわたる十分な期間の間
所望なほぼ一定の周波数および電圧の交流電力を発電機
が負荷に供給でき、これらのモータおよび発電機を支持
台にて結合させた比較的コンパクトで、運転が静かで、
かつ高効率のモータ発電ａ無停電電力系ユニットに関す
るものである。

Ｅ本発明の背景」 多くの電気的および電子的な装置は適切な機能をするた
めに比較的一定で、しかも正確な特性を呈する交流電力
を必要とする。このような敏感な装置の場合には、周波
数または電圧が所定の下限値および上限値から実質的に
多少とも変化したり、または電力が短期間完全に遮断さ
れたりすると、装置が重大な誤動イ酪をしたり、または
故障したりし、またその装置そのものまたはその装置に
よる作業のいずれか、または双方が損害を受けたり、破
壊したりする。例えばコンピュータは、僅か数サイクル
のごく短い交流電力障害および２０％程度の僅かな電圧
低下をまねく電力線の故障または過電圧および高電圧ス
パイク或いは毎秒当り半サイクル程度の僅かな周波数変
化などにより、プログラムが破壊されたり、または処理
中の作業を適切に完成できなくなり、しかもメモリに支
障を来たし、またコンピュータによって操作される電気
機械が故障してしまい、加工中の材料が損傷されたり、
または破壊されたりする。

殆どの電気的および電子的装置は公益企業の交流電力線
によって給電され、通常これらの電力線は全く信頼でき
るものであり、特定の電圧および周波数の交流を伝送し
ている。しかし、公益企業の電力線が、低電圧および過
電圧の双方に実質的電圧変動を来たしたり、数サイクル
から数秒まで継続する短期の停電を屡々起したりするよ
うな徹かな故障を多数回受け、これらの故障が１年間に
数千回を数えることもあり、また時には１度に数分から
１日以上に及ぶ長時間にわたる交流電力の大きな支障お
よび完全な電力遮断を受けたりすることは周知である。

電気公益企業の通常の運転処置に極端な気象、火災、事
故および同様な出来事が伴なうと、「電圧低下」として
知られる電圧の大幅な低下をまねいたり、または長期に
わたり電力を完全に停止させたりする６代表的な公益企
業のものでは、このような異常事態（不規則性）および
妨害が１０〜１５秒以上継続してもそれは全体の５％以
下である。コンピュータに実質的な悪影響を及ぼし得る
至る所にて起こる送電線の異常事態に関し、１００本よ
り多少多い電力線の問題点を４ケ月の期間にわたり書き
留めた成る大きな公益企業の最近の研究では、この企業
の送電線がこの期間内に０．５秒以下停電したのは全部
で８回であり、０．５〜１秒停電したのは７回であり、
１〜３０秒継続した停電は５回であり、３０秒以上の停
電は３回であった。他の企業の送電線ではこのような異
常事態の回数は斯かる回数以上となり得る。一般に、３
０秒以上継続する重大な異常事態は全体の１％〜５％で
ある。

交流給電の異常事態に対して過敏性の電気的および電子
的装置を保護するために交流給電源と斯様な装置との間
に介在させる種々の保護装置が提案されている。斯種保
護装置の幾つかのものは低コストで最小限の保護を行う
ようにしたものであり、これらは電圧スパイク抑制器お
よび線路フィルタ等を具えている。さらに大きな保護を
するためには分離変成器および電圧調整器の如きさらに
高価な装置を用いることができる。電圧スパイクおよび
同様な電圧並びに周波数の不規則性に対する保護をする
ため、及び約１／ｌＯ秒から最大約１７３秒までの短期
の電力遮断中に電力を供給するようにもするためには、
さらに高価なモータ発電機装置を使用する。しかし、通
常連続運転する必要のある市販のモータ発電機装置の全
電気効率は比較的低く、その効率は１０〜２０ＫＷの装
置では約６５％〜７５％の範囲内であり、それよりも高
容量の５０〜１００ＫＷの装置の場合には効率がごく僅
かに高くなるだけである。さらに、約１７３秒以下であ
るこれら装置の「ライド・スルーＪ　　（ｒｉｄｅ　ｔ
ｈｒｏｕｇｈ）時間は、停電が約１７３秒から１５〜６
０秒まで続く多くの場合に、負荷に給電するのに十分で
なく、また負荷を予備エンジン−発電機装置に穆し代え
るのにも十分な時間がとれない。数秒および数時間まで
継続する電力遮断に対して完全に保護するためには、電
気的な変換器に結合させた１組の蓄電池と、電子制御ア
レイと、バッテリー充電器とを具えている複雑で、高価
な装置が屡々用いられる。

これらのバッテリーを基本とする装置は別個にバッテリ
ー室を必要とし、頻繁に、しかも多数回に及び保守を必
要とし、また多くの場合僅か３〜４年の使用後にバッテ
リーを交換する必要がある。

病院や警察署のような、電気装置および設備に常時給電
する必要のある所では、通常交流電力線が完全に故障し
た場合に作動させる予備のガソリンまたはディーゼルエ
ンジン駆動の電気的な発電機ユニットから成るバックア
ップ装置を正常の公であるエンジシ発電機ユニットを始
動させて、電力を供給し始めるまでには約数秒、代表的
には５〜１０秒かかる。この数秒間の間に、コンピュー
タおよびコンピュータに接続されていたり、またはそれ
によって制御されている他の敏感な装置は、プログラム
やメモリが壊れたり、作業ができなくなることが屡々あ
り、或いはまた装置が実際に破壊されることもある。

約９８％までの電力線の異常事態および欠陥を管理する
ために、ユーティリティラインまたは他の交流電源から
正常の交流電力を取出し、かつ少なくとも約１５秒から
１分間継続する完全な電力遮断を含む給電ラインの如何
なる異常事態にも拘らず、周波数および電圧値が選定さ
れたほぼ一定の交流を発生して、敏感な負荷に送給する
比較的低コストの無停電電力系（ＮＬＰＳ）ユニットを
利用できるようにすることが切望されており、斯様なＮ
ＩＰＳユニットは電気的効率が高く、使用および保守が
簡単で、しかも安価であり、また、信頼度が高い。斯様
な１５秒〜１分のライド−スル一時間によって、過敏性
装置のオペレータはその装置を安全な状態に戻したり、
ロボット装置またはコンピュータ制御の装置にて処理中
の作業を完全に処理したり、またはその作業を止めさせ
ることができ、これにより装置および／または作業の損
害をなくしたり、または最小にすることができる。本発
明はこれらの所望特性を有するＮＩＰＳユニットを提供
するものである。負荷への連続交流給電が常時所望され
る個所における！Ｆｒ様なＮＩＰＳのライド−スル一時
間は、補助のエンジン−発電機を作動させてＮＩＰＳモ
ータに交流を供給して、それが過敏性負荷に所望な交流
を絶えず発生し続けるようにするのに十分である。

［先行技術］ 本発明は、１９７０年７月２１日に発行された「電力発
電機」なる名称の米国特許第３，５２１，１４９号：１
９７６年１月６日に発行された「回転子が１個だけの定
周波モータ発電機装置」なる名称の米国特許第３，９３
１，５３５号および１９７９年９月１８日発行の「無停
電電力系」なる名称の米国特許第４，１６８，４５９号
に開示されているような本発明の発明者の１人による先
の発明をさらに改善したものである。これらの特許のモ
ータ発電機ユニットを組立て、かつ作動させる際に遭遇
した重大な問題の１つは、そのユニットを始動させ、全
速度にまで持たらし、ついで全交流負荷出力にて斯様な
全速度でユニットを附勢できる経済的で、適当な大きさ
のモータを形成することにあった。これらの特許になっ
た発電機装置にて実際に最高の回転慣性を得るためには
、６０Ｈｚの交流を供給する場合には約３６０１）ＲＰ
Ｍに作動し、また５０Ｈｚの交流を供給する場合には約
３００ＯＲＰＭに作動する２極回転子を用いるのが望ま
しいことを確かめた。実用に適した交流モータは市販さ
れておらず、またモータおよび発電機を始動させてその
ような全速度にまで持たらすことができるものはかつて
なかった。米国特許１４．１６８，４５９号の第１図ニ
示しタヨ５　す７．５ＫＷ　（Ｄユニットの慣性モーメ
ントは約２４０ｊ２　ｂ−ｆｔ２であり、ＮＥＭＡガイ
ドラインはこのような条件下で斯様な発電機を始動させ
て全速度にまで加速するのに３００馬力の誘導モータを
提案している。多くの大手のモータ製造者は斯かる用途
に通う大きさおよび価格のモータについて調べたが、唯
−人してそのようなものを提供することも、また示唆す
ることもできなかった。幾人かの大手の製造者はテスト
される特殊な始動制御部付きの特注の誘導モータのサン
プルを提供したが、いずれも斯かる用途には作動が極め
て劣ることを確かめた。

斯かる重大な問題を克服するために、前記米国特許の発
明者は、米国特許第４，１６８，４５９号の第１図に示
しであるような２個の交流モータを組合わせた最良の実
用的なものを工夫し、その一方１のモータは約ｌＯ馬力
（７，ＳＫ賃）の始動交流モータとし、これを回転抵抗
の高い特殊構造のモータで構成し、他方のモータは定格
が約２０馬力（ＩＳｋＷ）の運転モータとし、これを慣
例の高効率の交流誘導モータをも７て構成して、始動モ
ータが発電機とモータとの合体回転子を全運転速度の７
５％〜８０％にまで持たらした後にこの運転モータをモ
ータ発電機ユニットに接続して、このユニットを駆動さ
せるようにした。斯かる米国特許に示されるような多数
のＮＩＰＳユニットが数年来製造されて市販されていた
。これらのユニットにおける２個のモータが回転子を全
速度にまで持たらすには約４分かかった。さらに、２個
のモータおよびそれらに必要なスイッチ、相互接続線並
びに制御部の使用によってＮＩＰＳユニットのコストが
実質上用らかに増大し、しかもユニットの全効率も低減
した。米国特許第４，１６８，４５９号の装置に同期モ
ータを使用するのが好適であると云うことは知られてお
らず、また利用されたこともなく、同期モータを第２モ
ータすなわち、運転モータとして用いることさえも知ら
れていなかった。同期２極モータはめったになく、この
ようなモータは非常に妥当な慣性負荷に接続しても同期
速度に至らしめるには特殊な問題がある。さらにこれら
のモータは１００にＷ以下の出力寸法ではめったに製造
されない。従って、前記米国特許第４，１６８，４５９
号の装置では、第２、すなわち運転モータを必然的に常
時同期速度以下で作動させる誘導モータとし、従って発
電機の励磁コイルを常に附勢して、永久磁性材料層にお
けるＮおよびＳ磁極のパターンを絶えず補正して発電機
の交流出力電位が一定の周波数および電圧となるように
する必要があった。

特に本発明に携わった発明者は、比較的小形ではあるが
、高い始動および運転トルクを発生して、ＮＩＰＳユニ
ットを容易に始動させ回転させることができ、静かに、
しかも円滑に静止状態から運転速度にまで加速でき、ま
た極めて高い慣性負荷を受けるも、容易に同期速度にま
で至らしめて、その速度を維持する電気効率が極めて高
く、しかも高電流または過度な始動電流を引込むことも
全くない新規な同期モータを開発した。

米国特許第３，３９１，５３５号は、その第４図に示さ
れるように、例えば誘導モータと交流発電機とを単一の
回転子で合体させることを教示しているも、この場合の
合体は主としてそれを周波数変換器等に用いるようにす
るためであり（第１欄第２７〜３１行）、ライド−スル
一時間を長くするために回転子の回転慣性を極めて高く
する必要があると云う意味からではなかった。斯様な合
体構造は、高回転慣性負荷を始動させ、それを許容すべ
りにて全速度で作動させて、定格が例えば７．５ＫＷ〜
１０ＫＷの出力容量の発電機を回転させるのに５０〜６
０馬力（３７〜４５ＫＷ）より遥かに上の過度に大形な
誘導モータを必要とするので、高慣性の用途には、殆ど
実用されなかった。このようなモータと発電機の容量お
よび寸法の大きな不一致はコストを過度に高めるだけで
なく、全く非能率であった。同期モータは、それらを同
期速度に至らしめる条件に極めて厳しいために、既知ま
たは市販の同期モータで斯様な合体ユニットに使用でき
るものはなかった。同期モータは誘導により始動させ、
同期速度に近い点まで加速し、そこで界磁極を附勢して
、１／２サイクル以内に全同期速度にまで急速に加速す
る必要がある。このために慣性負荷の値を小さくする必
要があり、このことは従来の同期モータのいずれについ
ても云えることである。

前述したような従来の特許には本発明の多くの重大な特
徴について全く教示してなく、また開示してもいない、
特に、本発明では千−夕と発電機の双方の固定子にフィ
ードバック巻線を設けており、これらのフィードバック
巻線の利用形態および各励磁コイルに発生した交流電位
でそれぞれの交流出力を供給する電気回路は新規なもの
であり、従来技術の教えとは全くかけ離れている。従っ
て、発電機ではその発電機の固定子におけるフィードバ
ック巻線の交流出力電位を回路に通し、回転子が同期速
度にある限り斯かる交流電位を供給して、励磁コイルに
同時に発生する交流電位をいずれも有効に相殺または抑
圧せしめるようにする０発電機は殆どの用途において同
期速度にて回転させることからして、発電機の励磁コイ
ルは常時附勢する必要はなく、これらの励磁コイルは周
波数および電圧制御手段から直接供給される交流電位に
よってより一層簡単に、しかも適切に附勢することがで
きる０回転子の永久磁石材料層を励磁コイルだけにより
磁化し１、かつフィードバック巻線と共振回路を組合わ
せて、励磁コイルに対する外部交流電源を不要としたモ
ータは従来なかった。さらに、交流出力の電圧を正確に
制御できる電力巻線を発電機の固定子に配置することも
全く新規なことである０本発明の他の新規性については
以下の説明からも明らかにされる。

［発明の概要］ 本発明の主目的は、低コストで、高効率で、信頼でき、
静かで、しかも保守が簡単かつ安価で、整流子、スリッ
プリングまたはブラシのいずれもない比較的コンパクト
な交流モータ発電機ＮＩＰＳ（無停電電力系）ユニット
を提供することにある。

ＮＩＰＳユニットには通常、時折の完全な電力遮断を含
む広範囲の異常事態を交流電力線が受けたりする公益企
業の交流電力線または他の交流源からの交流電力を供給
する。ＮＩＰＳユニットのモータは始動電流が比較的低
くて済む新規な同期モータでアリ、このモータは電力線
に直接接続することができ、しかもモータおよび発電機
の共通回転子である高回転慣性の負荷を始動させて、加
速することができ、これらの回転子を過度な電流を引込
むことなく容易に、しかも円滑に同期速度にまで持たら
すようにする。発電機の出力は周波数および電圧値が選
定されたほぼ一定の交流電位であり、これは電力ライン
の異常事態および電力ラインが１５秒〜１分程度完全に
遮断されても全く関係なく過敏性の負荷に供給される。

合体回転子の回転エネルギーは、公益企業の交流電力が
遮断された場合にこの遮断期間の間所望な交流出力を発
生させるのに十分である。従って過敏性の負荷は、約１
５秒〜１分よりもさらに継続する異例の完全なる電力遮
断を含んでいる交流電力源から完全に隔離され、かつ絶
縁される。これにより過敏性装置のオペレータには幾ら
かの時間が与えられるので、オペレータは装置を停止さ
せて、作業を安全に終了させたり、または所要に応じ補
助のエンジン発電機ユニットを始動させ、それを全出力
にまで持たらして、ＮＩＰＳユニットのモータがまだ走
行している間で、しかもそのモータがその最低作動速度
に達する前に前記補助ユニットによりＮＩＰＳユニット
のモータに交流を供給したりすることができる。

従って、電力ラインの異常事態に無関係に周波数または
電圧が回答目立って変化しない交流出力を負荷に供給す
ることができる。

モータ発電機ＮＩＰＳユニットの好適形態のものは中央
固定子を囲み、かつその周わりを回転する高回転慣性の
共通回転子を具えている０本発明のこの形態のものは、
モータおよび発電機の固定子部品を支持する固定の細長
形軸部材を弾性的に支承する支持体を具えており、軸部
材の端部または端部付近にハウジングを取付け、このハ
ウジング内に減摩軸受の固定レースを確実に取付け、他
方のレースを大きな円筒状シェル部材に支持させて、こ
れに固着させ、シェル部材の内部に固定子部品を囲むモ
ータおよび発電機の回転子部分を入れ、これらの回転子
部品を前記軸受と同軸的に回転可能とする０円筒状シェ
ル部材およびこれに取付けたモータと発電機の回転子部
品は極めて高い回転慣性を呈する。

円筒状シェル部材の内壁部の一端にはモータ回転子のコ
ア部５を取付ける。モータ回転子は３つの主要部品、す
なわち（１）シェル部材の軸線と同軸の円形露出面を有
するフェライトの如き電気的抵抗値の高い磁化可能な永
久磁性材料製の第１層と、（２）珪素鋼のラミネーショ
ンの積層体の如き渦電流損が低くて透磁率の高い強磁性
材料から成る第１層支持用の環状支持リングと、（３）
導電率が高い強磁性材料であって、しかも（ａ）前記第
２部品である支持リングの積層体と一体にその積層体に
埋設するかまたはそれに配置して、回転磁界が通過する
際に高電流を発生するものか、（ｂ）前記第２部品を支
持する軟鋼または鉄製の環状リングの如き導電性の良好
な強磁性材料製の環状リングのようなもののいずれとも
することのできるものとの３つの部品をもって構成する
。

環状の発電機回転子コアは、シェル部材の内部にて環状
のモータ回転子コアに隣接する位置からシェル部材の内
部空間の他端まで延在させる。環状の発電機コアは電気
的に絶縁性の材料を被看した珪素鋼板の如き高透磁率の
軟磁性材料製のラミネーションで構成でき、このコアの
丸い円筒状の内側面をシェル部材の回転軸線と同軸とし
、かつ前記コアの円筒状内側面にフェライトの如き磁化
可能な永久磁石材料製の層を１つ以上確実に付着し、こ
れらの各層の露出面を円筒状とし、かつシェル部材の回
転軸線と同軸とする。

シェル部材の内部に囲まれる細長形の固着または固定軸
部材の部分に同期駆動モータの固定子および発電機の固
定子を取付ける。軸部材には、環状のモータ回転子コア
と半径方向に整列させて渦電流損の低い軟磁性材料製の
溝付磁性コアを回転子コアと軸方向に同じ広がりで並置
されるように取付け、この溝付磁性コアの外側の円筒面
を回転子の軸線と同軸とし、この外側円筒面とモータ回
転子コアにおける永久磁性材料層の円筒面との間に回転
隙間を設ける。溝付コアは２つの比較的大きな溝を有し
ており、これらの溝を分離する軟磁性材料の部分を楔状
とし、前記大形溝内に励磁コイルを設けて、前記楔状の
部分が磁極片を形成するようにする。固定子コアには１
個以上の励磁コイルを設けることができ、好ましくはこ
れらの励磁コイルを固定子コアの円周方向に互いに対称
的に離間させて配置する。励磁コイルに単相交流が流れ
ると、磁極片の先端にＮおよびＳ極が交互に代わる強い
磁束が発生し、この磁束は回転子の回転中に磁極片の幅
訣の露出先端部の直ぐ隣りを通過する永久磁石材料層を
交互に選定磁気強度のＮおよびＳ磁極の所定パターンに
磁化することができる。モータの固定子コアにおける残
りの溝には電力巻線を配置して、これらの巻線が交流電
力を受電すると、回転子コアに相互作用する回転磁界を
発生して、この回転子コアを回転させるようにする。電
力巻線および励磁コイルに対するリード線は開口部を経
て固定軸部材の端部における中空部に通してから外部へ
と延在させて、それらのリード線を遮断器ヒユーズおよ
び制御部に接続、し、つぎに公益企業の交流電力線へと
接続する。幾つかの溝内にはフィードバック巻線も設け
て、これらの巻線を励磁コイルを一緒に共振回路に接続
する。

固定の細長形軸部材には、発電機の回転子を成す環状コ
ア部材における各磁性材料層を半径方向に整列させて、
これらの磁性材料層と同数で、しかも軸方向に同じ広が
りをもつ軟磁性で、低渦電流損の材料から成る溝付固定
子コアを並置する。

以後、発電機により３相交流出力を発生させるには３つ
の磁性材料層と３つの固定子コアを用いるものとし、単
相交流出力を発生させるには単一の固定子を用い、２相
交流出力を発生させるには２つの固定子コアを用いるよ
うにし、相数に応じた固定子コアを用いるものとする。

各コア部材の外側面はシェル部材の回転軸線と同軸とし
、また回転子コアにおける隣接する永久磁性材料層に対
して回転隙間をもって配置する。これらの各固定子コア
はモータの固定子コアにほぼ似ており、各固定子コアは
２個の隣接する比較的大きな溝を有しており、これらの
溝間における楔状の磁極部分にはその２つの溝内にて楔
状の磁極部分を丸く囲む励磁コイルを巻装する。３つの
各励磁コイルが制御手段からの所望な周波数および大き
さの単相交流で附勢されると、これらの励磁コイルはＮ
およびＳ極が交互に代わる強い磁束を発生し、また磁極
片として作用する楔状部分が回転子コアにおける永久磁
性材料製の関連する層に密接して離間されているので、
回転子の回転中に斯かる永久磁性材料層は上記磁極片に
よってＮおよびＳ磁極のパターンに磁化される。これら
３組の大形溝は固定子コアの円周方向にて互いに対称的
に配置するのが好適である。従って、軸部材の端部から
見た場合に、３つの固定子コアの内の最初のコアにおけ
る大形溝は成る所定の位置にあり、っぎのコアにおける
大形溝はその位置から時計方向に１２０’の個所にあり
、第３コアにおける大形溝は第１コアの大形溝に対して
反時計方向に１２０”の位置にあるようになる。

各固定子コアの周囲の残りの部分に沿って小さな溝を均
等に配置する。これらの小形溝には回転子の磁化層の回
転中に交流電位を発生する巻線を配置する。すべての発
電機固定子コアにおける小形溝は軸方向に真直ぐ延長し
た線にほぼ整列させるのが好適である。３個のすべての
固定子コアに各巻線の同じ各回ターンを同時に設けるこ
とは本発明の特徴の１つである。従って、成る巻線の各
車−の巻線ターン、すなわち導線はすべてのコアを通る
軸線に対してほぼ平行に延在し、また２つ以上の巻回タ
ーンが単一巻線を成す終端部の巻回ターンは最初と最後
のコアの最外側面に位置するだけとなる。巻線を斯様に
配置することにより、各巻線は各コアの交流電位で附勢
され、また各巻線は各コアにてその交流電位の１７３を
受電するだけとなる。所定巻線における最終巻回ターン
からのリード線は固定支持軸の端部における中央の中空
部に通ずる通路または溝に直接通し、その中空部に通し
てから発電機の外部へと進める。３組発電機の３つの励
磁コイルに対するリード線も外部から固定支持軸の端部
における中空部を経て支持軸の壁部を通る溝または通路
に通してから端部コアの表面に沿って半径方向に上向き
に延在させ、２対のリード線は端部コアの溝を経て延在
させ、一対のリード線は第２コアに延在させ、また残り
の一対のリード線は第３コアにまで延在させて、これら
のリード線を各励磁コイルに接続する。

また、各発電機の固定子コアには幾つかの選択した溝内
にフィードバック巻線も設ける。これらのフィードバッ
ク巻線は回転子における磁化層が近くを通過する際に交
流電位を発生し、かつこれと同時に励磁コイルにも同様
な交流電位を発生する。所定コアにおけるフィードバッ
ク巻線に発生した交流電位をそのコアの励磁コイルに伝
送するための回路手段も設ける。

発電機の回転子が同期速度で回転している場合には、励
磁コイルに斯様に自動発生する交流をなくすのが望まし
く、そこで、励磁コイルに発生する如何なる交流もフィ
ードバック巻線からの交流電位によって殆ど相殺または
抑圧するように回路手段を調整して、制御手段が発電機
の励磁コイルにＩ２Ｈの損失分だけを有効に供給するよ
うにする。しかし、回転子が上記同期速度以下またはそ
れ以上の速度になると、フィードバック巻線からの少な
くとも成る程度の大きさの交流によって励磁コイルに発
生する交流が変化して補充電圧を発生して制御手段から
の交流電圧を補充し、かつ励磁制御回路を安定化させる
ため、回転子における永久磁性層の磁極パターンは、所
定周波数の出力を維持すべく調整されるようになる。

特に発電機用制御部のための補助交流電力源として小形
永久磁石（ＰＭ）発電機を円筒状シェルの一端に取付け
る。このＰＭ発電機の回転子は通常モータ部における円
筒状シェルの外側面にこのシェルと一緒に回転し得るよ
うに取付けたリングを具えており、このリングは一定の
順序でＮおよびＳ磁極を呈する永久磁石層を内部に有し
ており、また固定子は固定支持体に取付けた軟磁性材料
製の溝付コアを具えており、このコアにおける電力発生
巻線は回転子がその近くを通過する際に交流を発生する
。

電気的および電子式制御手段を設けて、円筒状シェルの
端板の外側に設けた高周波永久磁石発電機に発生した高
周波の交流を取出し、これを所望周波数および大きさの
交流に変換してから、主発電機における数個の励磁コイ
ルに正しい位相関係にて供給して、関連する各回転子コ
アにおける磁化可能永久磁石材料層を各々が所望な磁束
密度を有する所望なＮおよびＳ磁極の正確なパターンに
磁化する。このように磁化すると、回−転中の磁化層は
この層の影響を受ける個所の固定子巻線の部分に周波数
が正確に選定された交流電位を発生し、また数個の固定
子コアのすべてにおける電力巻線に発生する総合電圧は
所望な出力電圧となる。極めて正確で、密な電圧制御の
ために、３個のコアの内の２つのコアにおける励磁コイ
ルを制御して、これら励磁コイルの交流電位を他のコイ
ルの交流電位に対して位相変位（穆相）させ、第３コア
の励磁コイルの交流位相に対して少量だけ１つは遅らせ
、他の１つは進めることができる。

この場合実際には電力巻線が周波数は同じであるが、僅
かに位相のずれに３つの交流電位をベクトル的に加算し
、総電圧を低減させるが、それは３個のすべての励磁コ
イルの交流位相が正確な場合に発生される電圧により正
確に制御された電圧となる。

前述したように、３層機には３個の別個の固定子コアが
あり、例えばその各々が隣接コアの励磁極の位置から　
１２０°の機械角度離れた位置に個々の励磁極を有して
いる。しかし、出力巻線は３個のすべての固定子コアを
経て連続的に旋回する。

これにより各層からの出力電圧はあらゆる通常の動作速
度にて互いに　１２０°の電気角度変位したままとなる
。

大部分の用途にとっては、発電機出力の交流周波数を公
益企業の送電線（ユーティリティライン）または他の電
力源から取出される交流電力の周波数と同じとするのが
望ましい。例えば、米国およびカナダ国における殆どす
べての公共ユーティリティ電力の周波数は６０）１ｚで
ある。これらの国にて用いられているコンピュータ、ロ
ボット装置０機械制御装置、最新の通信装置、テレビジ
ョン等は８０Ｈ２の交流で作動させるべく設計されてい
る。これがため、これらの国では本発明の発電機を８０
Ｈｚの一定周波数の交流を発生するようにプログラムす
る。欧州の殆どの国では公共ユーティリティによって発
生される交流の周波数は５０Ｈｚであり、そこで使用さ
れる殆どの電子式および電気的装置は５０Ｈｚの交流電
力で機能すべく設計されている。

本発明によるモータ発電機の回転子は、５０Ｈｚまたは
６０）１ｚの交流電力のいずれを給電する場合にも極め
て満足に作動し、かつ２極モータは５０Ｈｚの交流電力
給電の場合に３ＱＱＱＲＰＭの同期速度に達し、また６
０Ｈｚの交流電力給電の場合には３６００ＲＰＭの同期
速度に達する。適当な周波数の交流を発電機の励磁コイ
ルに供給して、発電機の巻線ｊｉ６０Ｈｚまたは５０）
１ｚの正確な交流出力を発生するようなパターンに励磁
コイルが永久磁性材料層を磁化するようにするためには
電子制御部をごく僅か変更するだけで済む。

モータと発電機の回転子が同期速度で回転する、場合に
幾つかの利点が得られる。一端同期速度に達すると、発
電機における３つの永久磁性材料層のＮおよびＳ極のパ
ターンは一定となり、このパターンは正常の状況下では
変更する必要がない。

これがため、発電機における励磁コイルへの交流電力を
完全にターン・オフさせることができる。

しかし、発電機負荷が突然変位したり、または電力ライ
ンの交流周波数が突然変化したりすることによる回転磁
界の変化を補償するため、および発電機の負荷が変化し
たり、または電力ラインの周波数が変化する場合に生ず
る「ハンチング」もなくすために、励磁コイルの交流電
力を短期間ターン・オンさせることができる０例えば、
斯かる交流電力を回転子の１回転または２回転の間ター
ン・オンさせ、ついで５〜１０回転の間ターン・オフさ
せることができる。また、励磁コイルは大きな負荷変化
が生じたか、または生じていることを示す発電機の電圧
調整制御部からの信号によって附勢することもできる。

このような断続的に励起させる手段は発電機の電子制御
部に設ける。

［実施例］ 第１図には本発明によるモーター発電機部Ｐｓ（無停電
電力系）ユニットｌＯの背面図を部分的に切り欠きして
斜視図にて示してあり、また第２図はモーター発電器そ
のものを一層詳細に示している。ユニット１Ｇは支持台
１２を具えており、これには水平に配置する厚手の円筒
状開口ケーシング１４を取付け、このケーシングの内部
に第１図に示すような右側のモータと左側の発電機とか
ら成るモーター発電機そのものを収納させる。第１図に
示しであるキャビネット１６用のヒンジドア１７のよう
に、内部に接近し得るようにするヒンジドアを各々有し
ている一連のキャビネット１８．１８．２０および２２
と、押ボタン制御部および信号ランプを有している制御
パネル１９とを円筒状ケーシング１４の前方およびその
両端部における支持台１２に配置する。

上記４つのキャビネットの内部にはモータおよび発電機
の双方に対する遮断器、スイッチ、ヒユーズ、制御手段
および必要なリード線並びに他の配線をキャビネット間
の配線用出し入れダクトと一緒に位置させる。キャビネ
ット１６および１８の双方には通風孔１６＾を設け、こ
れらの通風孔を適当に配置し、一方のキャビネット１８
に冷却空気を入れて、その冷却空気を制御キャビネット
、モータおよび発電機を経て循環させるように内部的に
循環させ、キャビネット１６の通風孔１６Ａからは暖ま
った空気を排気し得るようにする。

ケーシング１４の各端部付近に小ねじによって着脱自在
に固定される対向対を成す厚手のブラケット２４によっ
て、モーター発電機ユニットをケーシング１４内に適切
に支持するための弾性で、緩衝性の支持手段を形成する
。各ブラケットの上にはエラストマー材料製のパッドま
たはグロメット２５を載せ、これらの各パッドの上にラ
グ２６を置き、これらのすべてを例えば、各ブラケット
、パッドおよびラグにボルトを通してナツトで締めるよ
うなボルトとナツト手段によって所定位置に保持せしめ
ると共に、ラグとブラケットとの間にて多少の弾性運動
が行えるようにする。第２図に詳細に示しであるように
、ケーシング１４の各端部に一対のラグ２６があり、一
方の対を成す各ラグはモータ分に隣接した円板２８に溶
接するか、ボルト締めするか、または他の方法で確実に
取付け、他方の対を成す各ラグは発電機部に隣接した円
板２９に取付ける。両円板２８および２９の外周とケー
シング１４の壁部との間には十分な隙間を設ける。２枚
の円板はモータと発電機との全重量を支えるため、これ
らの円盤並びにラグおよびブラケットはかかる重量を適
切に支持すべく設計する必要がある。ケーシング１４は
断面が円筒状のものとして示しであるが、これは他の断
面形状のものとすることもでき、この場合にはモーター
発電機の組立、設置および保守のために要求されるよう
に、モーター発電機をそれに取り付けである円板２８お
び２９と一緒に摺動させてケーシングに出し入れできる
ようにする必要がある。

支持円板２９の外周は可撓性のダイヤフラムまたは軟質
シール２９Ａによってケーシング１４の内壁に封止する
０円板２９には冷却空気を出し入れする穴２９Ｂをあけ
である。円板２８の外周とケーシング１４との間の十分
な隙間も冷却空気を通過させる。円板２８および２９に
は各々大きな中央口をあけ、これを経て各軸受ハウジン
ク３０および３１の少なくとも一部分を突出させたり、
或いは入れ易くしたりする。各軸受ハウジング３０およ
び３１は隣接する円板２８および２９にピッタリ押当て
る平坦面を有しており、このような軸受ハウジングを小
ねじによって各円板２８および２９に着脱自在に固定さ
せる。軸受ハウジング３０および３１内には玉軸受３２
また番ｉ他の減摩軸受を位置させる。この場合、内レー
スは軸受ハウジングに対して回転しないように固定させ
るも、外レースは第２図に示すように軸方向に摺動し得
るように設置して熱膨張に順応させる。モータ部におけ
る軸受３２の内側、即ち可動玉レース内には平坦な厚手
の円形ディスク３６に固着させたハブ部材３４を取付け
、また、発電機部における軸受３２にも平坦な厚手の円
形ディスク３７に固着させたハブ部材３５を取り付ける
。

ディスク３Ｂおよび３７の外周を厚肉の回転自在の円筒
状シェル４０の各端部にそれぞれ溶接、ボルト締め、ま
たは他の方法で固着し、このシェル内に回転慣性の高い
共通回転子を形成するモータと発電機の回転子部品を位
置させて、これらの部品をシェルの内壁に固着する。回
転子の製造、組立および平衡化を容易とするために、シ
ェル４０は別個のモータ部４２と発電機部４３とで構成
し、これらの部分を適当な締め付は手段によってモータ
固定子および発電機固定子を囲む剛性アセンブリとして
連結する。しかし、シェル４０は特に定格出力が小さい
ユニットの場合には、少なくとも一方の端部が開放して
いる単一の円筒状シェルとして形成することができる。

モータ部４２と発電機部４３とを単一体の回転子シェル
４０を形成するように連結するには幾つかの技法を利用
することができる。その１つの方法では、モータ部４２
および発電機部４３を機械加工して相補的、または互い
につがう円周面４４および４５をそれぞれ形成し、つい
で第２図に明示しであるように、衝合面４４付近のモー
タ部４２の外周に深目の外部チャネル、または条溝４６
を機械加工し、衝合面４４から前記条溝によって形成さ
れた肩部を経て小ねじ用の複数個の穴を穿孔する。衝合
面４５に整合可能なねじ穴を形成して、小ねじを条溝４
６から上記穿孔した穴を経て発電機部４３の整合可能な
穴に螺合させることができるようにして、堅牢に組み立
てられる単一体の回転子４０を形成する。或いはまた、
断面がＵ−字をしている円形バンドを用いてモータ部４
２と発電機部４３とを連結することもでき、この場合に
は円形バンドのＵ−字状の双方の肩部に穴をあけて、モ
ータ部４２と発電機部４３の各衝合面４５および４６の
ねじ穴に小ねじを掛合させることができる。モータ部４
２および発電機部４３の外径は同じとするのが好適であ
るが、いずれか一方の外径を他方よりも大きくしたり、
或いは回転子全体を多少円錐形にして、例えば大径モー
タを大径部の方に設置したりすることもできる。外径お
よび内径が均一の回転子は、耐風摩擦が低くなるから良
好に機能し、しかも雑音レベルも極めて低い。

モータ部４２を参照するに、このモータの回転子部品は
衝合面４４から入れるようにし、例えば３％〜５％の珪
素鋼または他の高透磁率の軟磁性材料製の絶縁ラミネー
ションから成る環状コア５０を内方に摺動させことによ
りあてがう。コア５０はシェル４０の内径壁５２に沿っ
てそのコアの一方の端面が内径壁５２に機械加工した肩
部５６に衝合している環状止めリング５４に押し当てる
まで押し込む。コアにクランブリング５８を介して圧力
をかけることにより、このコアを圧力下にて押して止め
リング５４に確実に、しかも回転しないように据えて、
クランブリング５８の外周を内壁５２に溶接するか、ま
たは他の方法で固着する。コア５０は一方の面から他方
の面まで軸方向に貫通する送り孔６０の円周リングを有
しており、これらの送り孔には埋込短絡導体６２を設け
る。所望されるそ一夕特性に応じて、すべての送り孔に
通す短絡導体６２はアルミニウムダイカスト製としたり
、または銅、銅を主成分とする合金、アルミニウム合金
、鋼あるいは他の同様な材料製の非絶縁棒とすることが
でき、これらの棒はそれらの端部にてコアに連結するか
、ろう付けするか、または溶接する。埋込短絡導体６２
はコア全体に均等に離間させるのが好適である。

コア５０の内側面６４は丸い円筒状をしており、この内
側面に電気抵抗値の高い磁化可能な永久磁性材料製の層
６６を付着する。好適な永久磁性材料にはバリウム・フ
ェライト、バリウム・ストロンチウム・フェライトおよ
びストロンチウム・フェライトの如きフェライトが、ま
たは絶縁性の樹脂結合剤に混合した粉末アルニコのよう
なものがある。層６６はコアの一方の面から他方の面ま
で延在する断面が矩形状をしている複数本の棒状のもの
か、またはコアの一方の面から他方の面まで延在する複
数個の湾曲セグメントで構成することができ、この層の
半径方向の厚さは約０．２〜１インチ（０，５〜２．５
ｃｍ）とする、場合によっては永久磁性材料で予じめ形
成した完全な円筒状シェルを設けることができる。これ
らの永久磁性材料製の小片、棒状のものまたはセグメン
トをエポキシまたはシリコン樹脂か、あるいは他の適当
な強力樹脂結合剤で互いにしかもコア内側面６４に接着
する。

図面から明らかなように、磁性材料の背面から出る磁束
に対する低リラクタンス路を形成するために、コアの内
側面６４における層６６の底部と埋込短絡導体６２とを
半径方向に十分に離間させである０層６６の外側、即ち
露出面６８はシェル４０の回転軸と同軸の丸い円筒状と
する。

シェル４０の発電機部４３では、クランブリング７０を
肩部７２に当接させ、例えば３％〜５％の珪素鋼のよう
な透磁率の高い軟磁性材料製の絶縁ラミネーションの環
状積層体から成る発電機回転子コア７４を衝合面４５か
ら入れて、これを内壁７６に沿って摺動させてコアの一
方の面をクランブリング７０に押し当てる。コアの他方
の面に当てた外側のクランブリング７δに十分な圧力を
かけ、このような圧力下でクランブリング７８を内壁７
Ｂに溶接するか、または他の方法で固着して、コア７４
が発電機部４３における所定位置にて動かないようにす
る。コア５０および７４は双方共壁部５２および７６に
それぞれ密に嵌合させる。

コア７４の内側面８０は丸い円筒状をしており、これに
は１個以上の磁化可能な永久磁性材料層を付着し、所望
な交流出力の各層に対して別個の磁性材料層を設ける。

この永久磁性材料は層６６に用いたものと同様なものと
することができ、しかも同じように製造して表面８０に
接着することができる。第２図に示しであるように、３
相発電機の場合には３つの層８２＾、８２Ｂおよび８２
Ｃがある。

所要に応じ、積層単一コア７４の代りに各相８２＾。

８’２Ｂおよび８２Ｃの各々に対する３つの別個の軟磁
性材料製のコアを用いることができる。層８２＾。

８２Ｂおよび８２Ｃの露出面もシェル４０の回転軸と同
軸のほぼ円筒状とする。

モータおよび発電機の固定子用支持手段は、最初の部分
が発電機部４３から僅かに外方に延在し、しかもその発
電機部の個所から突出している小径のスタブ端９１と、
同じく始端がモータ部４２から外方へと僅かに延在して
、そのモータ部の個所から突出している小径のスタブ端
９２とを有している固定の非回転支持軸９θをもって構
成する。発電機のスタブ端９１はブッシング３５の穴に
回転隙間をもフて延在させると共に、そのスタブ端を軸
受ハウジング３１の壁部に着脱自在に取り付けて、スタ
ブ端９１が軸受ハウジング３１の壁部に回転しないで支
持されるようにする。同様に、モータのスタブ端９２も
ブッシング３４の穴に回転隙間もって延在させると共に
、そのスタブ端を軸受ハウジング３０に着脱自在に、し
かも回転できないように支持させる。

スタブ端９１および９２の外面には、軸９０における大
径中実軸部分９５がある個所まで軸穴９３および９４を
それぞれあけると共に、大径部分９５の外面から或角度
で１個以上の小さな人口９６および９７をあけ、これら
の入口を軸穴Ｓ３および９４と交差させて、モータおよ
び発電機の固定子の電気部品に外部から電気導線、制御
用リード線および他の配線を入れることのできるように
するのが好適である。

シェル４０における衝合面４４および４５を位置させる
軸９０に対する直径位置のまわりの大径表面部分９５に
はスペーサブロック１００を不可動的に固着する。ブロ
ック１００は大径部分９５の直径に極めて近い大きさの
中央口をあけであるスチールカラーで構成することがで
き、これを大径表面部分９５における斯かる位置に溶接
するか、または他の方法で適当に固着する。スペーサブ
ロック１００は丸い環状のリング形態のものとするか、
または六角形か、四角形の外径をしているものとするこ
とができ、或いは幾つかの扁平なものを丸いリング状に
加工して、隙間に巻線の巻回ターンの端部を収納させる
ことのできるようにする外縁が磁性材料層６６および８
２Ａの半径付近まで延在するシールド１０２をブロック
１００の外周の中央点付近に溶接して、モータ部と発電
機部との間に電気的および磁気的障壁を形成することが
できる。

３％〜５％の珪素鋼の如き透磁率の高い軟磁性金属製の
絶縁ラミネーションから成り、渦電流損が低くなるよう
に積層して、軸９０の大径部分９５に等しいか、または
それよりもごく僅かに大きい中央口をあけである溝付の
モータ固定しコア１０４を左側から入れて、第２図に示
すようにそれが固定スペーサブロク１００の一方の面と
照合するまで軸９０に押し込む。軸９０の大径部分９５
の軸径よりも僅かに大きい中央口をあけであるベルビル
座金１０６、即ち鋼製の外方に中低そりしたばねリング
をコア１０４の外側面１０８に当て、座金１０６の中央
部が外側面１０８に殆ど照合するまで座金１０６の中央
部分に油圧機または他の圧縮手段によって圧力をかける
。定格が１０〜２０ＫＷのモータ用のコア１０４には数
１０００ボンド程度の圧力をかける。座金の中央部また
は座金の外側面に当てる第２の厚手の鋼製保持リングの
中央部は、上述したような圧力をかけながら軸面９５に
溶接する。圧縮手段を離すと、この圧縮されたベルビル
座金が軸９０を張力下に置くので、雑音および振動を低
減させるのに望ましい。ついで第１および第２図に概略
的に示しである巻線１１０をコア１０４の溝内に配置す
るが、これらの溝内には第３図につき詳述するように幾
つかの種々の巻線を配置する。コア１０４の外周面１０
３は磁性材料層６６の表面６８とほぼ同じ長さとすると
共に、この磁性材料層６６との間に回転隙間を設けて、
この層６６に接近させる。コア１０４の溝は所要に応じ
僅かだけ傾けることができる。

第３図に明示したように、モータ固定子コア１０４の溝
は２つの大きな溝１５１を具えており、これらの溝はコ
ア外周面１０３にテーバを付けて幅狭の磁極片１５２を
形成する溝壁１５４により形成される円錐状のコア部分
１５０のまわりに配置され、これらの溝内に単相交流で
附勢される励磁コイル１５３を設けて、円錐状のコア部
分１５０が幅狭の磁化面または磁化チップ１５２を有し
ている磁極片として機能し、斯かるチップが順次強力に
ＮおよびＳ磁極に交互に磁化されて、チップ１５２が磁
化可能永久磁石材料層６６を所望な磁束強度を有するＮ
およびＳ磁極の所望パターンに磁化せしめるようにする
。固定子コア１０４の外周面の残りの部分には小さな溝
１６０を多数設け、これらの溝には既知の方法にて電力
巻線１６２を配置して、これらの巻き線を交流電源で附
勢した場合に、これらの巻き線が回転磁界を発生するよ
うにする０回転磁界は磁化ＷＩＩｌ１６および短絡導体
６２と相互作用して強力な回転トルクを発生し、回転子
に強力な負荷がかかっても回転子を同期速度にまで持た
らすようにする。

励磁コイル１５３に対する単相交流電源を形成するため
に、コア１０４における多数の溝のうちの数個の特定の
溝にモータのフィードバック巻線１６４を設けて、層６
６がその巻線の近くを通過すると、回転している層６６
の磁束が巻線１６４に交流電位を発生するようにする。

この交流電位は電源からの交流に関連して選定される大
きさ、周波数および位相の電位となる。同時に、層６６
が励磁コイル１５３の近くを通過すると、層６６の磁束
が励磁コイル１５３に交流電位を発生させる。共振回路
手段を設け、これによりモータのフィードバラツク巻線
１６４からの交流を励磁コイル１５３に伝導させて、こ
の交流を励磁コイル１５３の交流と結合させることによ
り、周波数および大きさが所望の結合単相交流を発生さ
せて、層６６をコイル１６２によって発生される回転磁
界と実買上最適に相互作用するＮおよびＳ磁極のパター
ンに磁化させる。従って、励磁コイルには外部から交流
を供給する必要がない。このように、励磁コイルに必要
な単相交流を発生させるのにフィードバックコイル手段
を用いることは好都合である。しかし、係属出願の米国
特許願第ＯＲ／６７９，８３４号に教示しであるように
、励磁コイルには少なくとも成程度は他の電源からの交
流を供給するのが良い。

第２図から明らかなように交流発電機の固定子は１個以
上のコアを具えており、多相発電機の各層に対して１個
づつ多数のコアがあり、第１および第２図には３相発電
機に対する３つのコアを特別に図示しである。渦電流が
低く、高透磁率を呈する軟磁性材料製の３個の溝付積層
コア１１２Ａ、１１２Ｂおよび１１２Ｇと、鋼製の介在
スペーサ！１４および１１６にはいずれにも軸９０の大
径部分９５に等しいか、またはそれよりも僅かに大きい
あなをあけて、これらをコア１１２＾がスペーサブロッ
ク１００の面と衝突するまで軸９０に通し、焼き戻した
ばねスチール族の密に嵌合するベルビル座金１０６、即
ち外方に中低そりした弾性のばねスチールプレートを軸
にあてがって、座金１１８の中低そりした外側の中央部
を殆ど平坦にするまで、コア１１２Ｇの外側面に十分な
圧力をかけ、ついで座金１０６について説明したと同様
に座金１１８の中央の穴の周りを押し付けながらこの座
金１１８を軸９０に溶接して、発電機部４３における軸
を張力下に置くとともにコア１１２＾、１１２Ｂおよび
１１２Ｇを圧力下に置くようにする。ベルビル座金１０
６および１１８によって与えられる圧力はモータおよび
発電機の固定子コアを所定位置に確実に維持するだけで
なく振動および雑音をも低減させる。コア１１２Ａ、　
１１２Ｂおよび１１２Ｇの外側面は層８２Ａ、８２Ｂお
よび８２Ｃの表面と相補的な丸い円筒状とし、これらの
コアを層８２と互いに並べて配置すると共に各長さもほ
ぼ同一とし、しかもこれらのコアと層との間には回転隙
間を設け、これらすべてをシェル４０の軸と同軸とする
。

発電機固定子コアの巻線１２０を第１および第２図では
略図的に示しである。発電機固定子のラミネーション、
溝の構造および溝に設ける、巻線の種類は第３図に示し
たようなモータ固定子におけるそれらと殆ど同様なもの
とする。要するに、各コア１１２Ａ、１１２Ｂおよび１
１２Ｃにおける磁極片を形成するテーバ付の磁気コア部
分の両側には２個の隣接する大きな溝がある。これらの
大きな各溝内に励磁コイルを設ける２例えば、コア１１
２Ｂ　　に励磁コイル１１３Ｂを示してあり、このコイ
ルは交流で附勢すると回転子が回転するにつれて、磁化
可能な永久磁性材料製の隣接する層８２Ｂをこのコア１
１２Ｂの磁極片を介して所望磁束密度のＮおよびＳ磁極
の選択パターン磁化する。コアｌ　１２Ａおよび１１２
Ｃも軸方向に添って見た場合に互いに１２０″離して設
けられる励磁コイル１１３Ａおよび１１３Ｃ（図示せず
）を有している 各固定子コア１１２Ａ、１１２Ｂおよび１１２Ｇにおけ
る残りの溝は小さく、これらの溝には例えばエナメル銅
線から成る電力巻線１２０の巻回ターンを設ける、これ
らの電力巻線１２０は磁化された層８２Ａ。

８２Ｂおよび８７Ｃからの磁束がこれらの巻線の近くを
通過すると交流を発生する巻線１２０は、各巻回ターン
が同時に３個のすべてのコア１１２Ａ、１１２Ｂおよび
１１２Ｃに据えられるように小さな溝内に設けるのが好
適であり、各巻回ターンはコア１１２＾および１１２Ｃ
の外側面にて終端させる。このことは巻き線の据付を簡
単とし、しかも迅速とするばかりでなく、各コアを別々
に巻回する場合に必要とされる銅線の量よりも少ない銅
線量で済む、更に重要なことには、同じ電力巻き線を３
個のすべての固定子コアに通すと、各電力巻線が３個の
各コアから全交流電位のほぼ１／３の電位を受電するこ
とになり、１個以上の励磁コイルにおける交流の大きさ
を変えることによって電圧調整を速やかに、しかも簡単
に行って、各層８２Ａ　、８２Ｂおよび８２ＣのＮおよ
びＳ極の磁束パターンを密に制御することがでは進め、
他方の交Ｓ’ｌｐ（ｍ相は遅らせることによって全交流
電力巻線の出力を一層正確に電圧制御することができる
ため２つの交流電力巻線の電力量を密に制御して交流巻
線に発生する全電圧を低減させることができ、斯くして
電力巻き線における全積分交流出力を低減させる。交流
発電機の交流出力導線はコア１１２ｃの外側面から座金
１１８を通り越して人口９７に通し、軸穴９３を経てキ
ャビネット２２内の制御スイッチに導き、発生させた交
流をその制御スイッチから過敏性負荷へと伝導させる。

発電機の各固定子コアｔ１２Ａ、１１２Ｂおよび１１２
ｃにおける巻線は選択した溝内に別個のフィードバック
巻線１１５Ａ、１１５Ｂおよび１１５Ｇも含んでおり第
２図では１１５Ｂだけしか示してないが、第５図にはす
べてのフィードバック巻線を略図にて示しである。

これらのフィードバック巻線は、それらに関連する各磁
化された層８２Ａ　、８２Ｂおよび８２Ｇからの磁束が
近くを通り過ぎる際に交流電位を発生し、この電位は大
きさおよび周波数並びに位相関係が選定されたものであ
る。これと同時に各磁化された層の磁束は各励磁コイル
１１３＾、１１３Ｂおよび１１３Ｃにも交流電位を発生
する。各フィードバック巻線からそのコアの励磁コイル
に交流電位を伝導する回路手段を設けて、回転子４０が
同期速度で回転している場合に、各励磁コイルに発生す
る交流電位を上記回路手段によってほぼ抑圧して、制御
手段により周波数および大きさが所望通りに制御された
単相交流だけが各励磁コイルを有効に附勢するようにす
る。しかして、同期速度以下またはそれ以上の速度では
、フィードバック巻線からの交流電位が各励磁コイルを
附勢する制御手段からの単相交流を有利に補充して、各
層８２Ａ　、８２Ｂおよび８２Ｃの磁化パターンを最適
とするので、これにより電力巻線に発生する交流電位の
電圧および周波数はほぼ所望なものとなる。

主交流発電機の制御部を附勢するための補助交流電源を
形成するために、発電機部４３における主交流発電機か
らの所望される交流の周波数よりも高い周波数の交流を
発生する小型永久磁石（ＰＭ）発電機１２８を設けであ
る。このＰＭ発電機１２８はディスクプレート３６の外
側面に配置するのが好適である。ＰＭ発電機の回転子は
シェル４０よりも直径が僅かに小さくて短い丸いリング
１３０で構成する。このリングはディスクプレート３６
の外側面に着脱自在に固定させるか、またはディスクプ
レート３６の外側面と一体の部分とすることができる。

リング１３０の内周にはＮおよびＳ　６ｎ極が交互に連
続して得られるように極性が固定配置される例えばバリ
ウム・ストロンチウム・フェライトのような永久磁石層
１３２を接着する。この層１３２に並置される高透磁率
の軟磁性材料製のラミネーションから成り、軸受ハウジ
ング３０に着脱自在にクランプする幅狭ｌで環状の溝付
積層体１３４をもって構成するＰＭ発電機の固定子を軸
受ハウジング３０に取付け、積層体１３４の溝には巻線
１３６を設ける。これらの巻線には、その近くを磁化し
た層１３２が通り過ぎる際に交流電位が発生する。巻線
１３６に発生させる交流の周波数は望ましくは６００Ｈ
ｚとするのが良く、また、主交流発電機は６０Ｈ２の交
流を発生する。主交流発電機が５０Ｈｚの交流を発生す
るユニットでは、ＰＭ発電機１２８は５００Ｈｚの交流
を発生することになる。ＰＭ発電機１２８により発生さ
せる交流の高周波範囲は１０（Ｅｚから１０００　Ｈｚ
以上とすることができる。

そ−夕月の制御部はキャビネット１６内に収納させる。

これらの制御部は第１図のブロック１４０内に示した遮
断器、ヒユーズ、スイッチおよびセンナから成り、これ
らを軸穴９４に通すリード線１４２と一緒にキャビネッ
ト１６内に収納させる。キャビネット１８および２０に
は第１図のブロック１４４に示した発電機制御部を入れ
、これら制御部のリード線１４３はキャビネット２２に
通してから軸穴９３に通し、ついで入口９）を経て発電
機の固定子に導く。

ＰＭ発電機１２８からのリード線１４８はプレート２８
に通し、このリード線により発電機制御部１４４におけ
る制御手段に高周波の交流を伝導させる。制御パネル１
９における押ボタンまたは他の制御スイッチを手動操作
してモータを始動させ、このモータを同期速度にさせる
ことができる。作業速度に達したら発電機の出力接触器
を手動または自動的に作動させて、発電機により発生し
た電流をリード線１４５を経て負荷に供給する。制御パ
ネル１９には電流計、電圧型、制御信号灯、警報灯およ
び回転速度指示器等を設けることができる。

第４図を参照するに、ここにはモータ部４２における同
期モータ用の電気的動作兼制御手段の回路図を示してあ
り、特に固定子巻線を適当に変形して、これらの固定子
巻線に対する回路を示しである。３相入力線として示し
た外部電力線２００は遮断器ユニット２０２に入れる。

キャビネット１６内に収納させる遮断器ユニット２０２
内には遮断器素子だけでなく、関連する避雷器、ヒユー
ズおよび他の安全兼制御部品も設ける。遮断器ユニット
２Ｑ２からの３本のリード線２０４はタップ切換え二重
投入スイッチ２０６　に入り、これにて各線は３ブレー
ド・スイッチの１つのブレードを附勢することができる
タップ切換器は遮断器ユニット２０２内に内臓させる接
触器とするか、あるいは手動か、電磁弁か回転子速度に
応答するアクチュエータによって作動することのできる
別個のスイッチとすることができる。正規のトルク負荷
の下でモータを静止状態から指導させるために、スイッ
チ２０６は、全開位置から各ブレードまたは接点がリー
ド線２１０＾、２１０Ｂおよび２１０Ｃに接続されてい
る各接点に掛合するまで動かして、交流電位を各コイル
形成用巻線１６２の終端部に伝送して、全コイルを附勢
すると共に各コイルの全インピーダンスを有効にする。

所定の人力線によって供給される交流のアンペア数は斯
様なコイルインピーダンスによって決定され、またこの
ような電流によって所定の大きさの回転磁界が生じ、こ
の回転磁界が回転子を回転させて加速するのに有効な成
る特定の回転トルク反動を生ザしぬるようになる。この
ようにして全巻線を附勢することをモータの「正常モー
ド」と称する。

例えば、中間速度から完全な同期速度にまでモータを加
速する場合のように、正常モードにて有効とされる回転
トルクよりもさらに高い回転トルクが所望されることが
ある。斯様な高いトルクが望まれる場合には、先ずタッ
プ切換えスイッチ２０６を作動させて、ブレードまたは
接点をリード線２１０Ａ、２１０Ｂおよび２１０Ｇから
切り離し、ついでこれらのブレードを線２１２Ａ、２１
２Ｂおよび２１２Ｃに電気的に接触させて、巻線１６２
を形成するコイルにおける各タップ２１４Ａ、２１４Ｂ
および２１４Ｇにそれぞれ交流電位を伝送する。これら
のタップは交流電位を各コイルの少数巻回ターンに伝送
するだけであり、これによりコイルの実行インピーダン
スが小さくなるため、同じ交流線路電圧に対して実質上
より大きなアンペア数により巻線１６２が附勢されて、
回転磁界の磁束は増大し、しかも回転子のトルクも直ち
に増大する。実際上、タップの位置によってトルクは２
〜３倍に増大した。これをモータの「加速ナモード」と
称する。

第４図に示すように、フィードバック巻線１６４は容量
性の共振回路を介して励磁コイル１５３に接続し、この
フィードバック巻線の第１端子からのリード線２２０を
速度応答スイッチ兼制御ユニット２２２に接続し、この
ユニット２２２からの出力リード線２２６を励磁コイル
１５３の一方の端子に接続し、かつ励磁コイルの他方の
端子からのリード線２２８をコンデンサ２３０の一方の
端子に接続し、リード線２２１によってフィードバック
巻線１６４からの第２端子をコンデンサ２３０の多端に
接続する。用途によってはコンデンサ２３０を破線にて
示すようにリード線２２６と２２８との間に接続して、
励磁コイル１５３およびフィードバック巻線１６４と並
列にすることができる。第４図ではフィードバック巻線
１６４が励磁コイル１５３と直径的にほぼ反対側の溝内
に配置されるように図示しであるが、実際にはフィード
バック巻線を他の位置の溝内に配置することができ、こ
のような位置の選定はモータの特殊な設計および用途に
応じて決定する。

励磁回路の作動はつぎの通りである。回転子速度がその
同期速度のほぼ７５％〜８０％に達すると、回転子と相
互作用する固定子の回転磁界により発生されるトルク、
特に回転子コアを磁化する短絡導体６２によって発生さ
れる誘導磁界により速度応答スイッチ２２２が作動して
リード線２２０からリード線２２６への回路を閉じ、磁
化された回転子によって発生されるフィードバック巻線
からの交流電位がこの回路を経てコンデンサ２３０の両
端に伝送される。これと同時に、層６６並びに回転子コ
アにおける如き回転中の回転子の磁極および固定子の回
転磁界によって励磁コイル１５３にも交流が発生する。

共振回路はこれら数種の交流電位を結合させて、大きさ
および位相が選定された単相交流電渣が励磁コイル１５
３を経て流れ、しかも磁極片１５０の先端１５２に強力
な交番磁束を発生させて、磁性層６６の選択部分が飽和
レベルにまで磁化されて、強力な連続するＮおよびＳ磁
極のパターンとなるようにする。層６６におけるこれら
の磁極は回転磁界と強力に相互作用してトルクを十分に
高める。回転子は迅速に、しかも平滑に速度を増大する
ので同期速度が直ちに達成され、また全負荷を回転子に
難なくかけることができる。

本発明の同期モータは正常モードでも、加速モードでも
始動させることができ、或いは又、同期速度のおお智５
％　〜８０％に達するまでこれらのモードを順次とらせ
ることができ、ついで励磁コイルを附勢して回転子を所
望のモードで加速し続けて、同期速度に到達させる。

用途によっては、速度感応スイッチ２２２が励磁コイル
に対する共振回路を閉じる際に、これと同時にタップ切
換えスイッチ２０６を作動させて、電力線２００の交流
電力により全ての固定子巻線１６２を附勢するのが望ま
しくこれがためライン２２４からの信号によってスイッ
チ２２２により附勢され、かつ制御されるソレノイドの
如き手段は、２極６０Ｈｚモータの場合には２７００〜
２９００ＲＰＭの回転数に達した時に附勢され、またこ
の場合にスイッチ２０６は交流電力がリード線２１０＾
、２１０Ｂおよび２１０Ｇにのみ供給されて全ての巻線
１６２を附勢するよう位置付けられる。いずれの場合に
も、回転子が同期速度に達すると、タップ切換えスイッ
チ２０６によって低インピーダンス巻線への電力が遮断
さタップ切換えスイッチ２０６はモータ内に設ける必要
も、またモータ内で使用する必要もないものである。こ
れらは主としてモータを重負荷または可変負荷にて加速
可能とするために設けるものである０巻線１６２におけ
る低インピーダンスタップの使用が特に所望される場合
とは、線路電圧が短期間遮断され、モータが減速し始め
、例えば３６００ＲＰＭから２９００〜３１００ＲＰＭ
まで低下する場合（２極６０）１２モータの場合）であ
り、斯かる回転速度にて交流線路電圧が復帰すると、そ
の交流電圧がタップ２１４＾、２１４Ｂおよび２１４Ｇ
に伝送されるため、回転子は短期の過負荷状態でも再び
同期速度にまで加速される。

発電機部４３における発電機巻線の作動および制御につ
いては第５図を参照する必要があり、ここには励磁コイ
ル１１３Ａ、１１３Ｂおよび１１３Ｇを適当に附勢する
のに好適な大きさ、および位相関係にある単相交流を発
生させるのに適している回路および発電機の交流出力電
力の電圧制御手段を示しである。　ＰＭ発電機１２Ｂの
巻線１３６に発生する比較的高周波の交流電力はリード
線１４８によって制御手段１４４に伝送され、この制御
手段は給電ユニット２４０を具えており、ここでは斯か
る交流の一部が整流されて直流電流が形成され、この直
流電流がリード線２４２によって発振器ディバイダ・ド
ライバ兼移相ユニット２４４に伝送される。ユニット２
４０は変成器的に結合される一連の二次コイルも有して
おり、−次コイルはライン１４８からの高周波交流を受
電し、これらの−次コイルに結合される３つの二次コイ
ルからの交流電位はリード線２０４Ａ、２０４Ｂおよび
２０４Ｃによって励磁量駆動ユニット２４８＾、２４８
Ｂおよび２４８Ｃにそれぞれ伝送される。

これらの各励磁量駆動ユニットは、例えば６０ＨｚのＥ
、ＭＥ機出出力場合に、給電源２４０から受電される高
周波の交流を正確に６０）＋２の交流に変換する。この
ような６０）１ｚの交流は第１固定子に早急され、例え
ば第１励磁器駆動ユニツト２４８Ａからの交流はリード
線２５０Ａからチョークコイル２５２Ａを経てその各発
電機励磁コイル１１３Ａに早急される。励磁コイル１１
３Ａを有する同じ回路にフィードバック巻線１１５＾か
ら伝送される交流型−位が給電されており、このフィー
ドバック巻線１１５Ａの半分が励磁コイル１１３Ａの一
方の端子に、残りの半分が他方の端子に接続されている
ため、フィードバック巻線１１５Ａの電位は一般に層８
２Ａの磁界による掃引によって励磁コイル１１３Ａに発
生されるいずれの電位に対しても反対となる。コンデン
サ２４５Ａを図示のようにリード線によって接続して第
１励磁器駆動ユニツトの回路を完成させる。同期速度で
は、フィードバックコイル１１５Ａの交流電位は磁化層
８２Ａが近くを通過する際にこれにより励磁コイル１１
３Ａに発生する交流電位にほぼ等しくなる。回転子が同
期速度以下またはそれ以上の速度にある場合には、フィ
ードバックコイルの交流と励磁コイルの交流が合成され
て正味の交流となり、この交流により励磁コイルが磁化
されている層８２の磁化力を変えて、斯様な速度変動を
補償する。第２および第３の励磁量駆動ユニット２４８
Ｂおよび２４８Ｃも同様に作動する。

作動中、附勢された励磁コイル１１３＾、　１１３Ｂお
よび１１３Ｇは、層８２Ａ、８２Ｂおよび８２Ｇが回転
すると、これらの層をそれぞれ所望な磁束レベルに、し
かもＮおよびＳ極の所望パターンに磁化し、これにより
電力発生巻線１２０＾、１２０Ｂおよび１２０Ｇが斯様
な磁化層の磁束を遮えぎり、励磁コイルを附勢するのに
望ましい電圧および周波数の正確な交流を発生する０例
えば、励磁コイル１１３Ａ、１１３Ｂおよび１１３　Ｇ
に供給する電流は、磁性層８２＾、８２Ｂおよび８２Ｇ
を本来飽和させるのに十分な大きさの値にほぼ固定され
る。しかし所要に応じ、巻線１２０Ａ、１２０Ｂおよび
１２０Ｃに発生する電圧を制御するために、例えば電圧
基準ライン２５６を出力リード線１４５Ａに接続し、斯
かる電圧をユニット２４４に伝送して、このユニットが
所望な交流制御出力電圧を発生し、この電圧がリード線
１５８Ａ、１５８Ｂおよび１５８Ｃにより励磁量駆動ユ
ニット２４８＾、２４８Ｂおよび２４８Ｃに伝送されて
、リード線２５０＾、２５０Ｂおよび２５０Ｃを経てチ
ョークコイル２５２Ａ、２５２Ｂおよび２５２Ｃに所望
な交流電圧を発生して励磁コイル１１３＾、１１３Ｂお
よび１１３Ｇに所定の磁界強度を発生させることができ
る。

巻線１２０Ａ、１２０Ｂおよび１２０Ｃに発生する出力
電圧を制御するために、各リード線１４５＾、１４５Ｂ
、１４５Ｃと中性導線１７４との間に可変無効負荷調整
器２５８Ａ、２５８Ｂおよび２５８Ｃを介在させること
ができる。このような無効負荷調整器の各々はリード線
。

１４５＾と１７４との間に介在させる例えば２０．４０
および８０ミリヘンリーの複数個のリアクタンスコイル
で構成することができ、また電圧感応制御手段を設けて
、これらのりアクタンスコイルの１個以上を成る回路に
接続して、その回路により電機子反作用によって回転磁
界を有効に降下させて、リード線１４５＾における電圧
を低下させることができる。調整ユニット２５８Ａ、２
５８Ｂおよび２５８Ｃ内に設けるか、またはこれら各ユ
ニットの外部に設けることのできる電圧感応手段には電
圧の変化に応答する電子的または電気的な自動切換手段
を設けて、電圧が所定の電圧範囲以上となるか、または
それ以下に降下する場合に、１個以上のりアクタンスコ
イルを回路に接続したり、切離したりすることができる
。負荷調整器はオペレータが出力回路の電圧計を読取っ
て、各無効コイルに対するスイッチを手動で開閉するこ
とによって操作できることは勿論である。これにより発
生交流出力電圧を±２％以内で容易に制御することがで
き、例えば１２０Ｖの出力電圧範囲では上２゜５ｖの電
圧範囲内で制御〕−ることかできる。

発電機の交流出力を最高精度をもって連続的に可変電圧
制御するために、例えばコア１１２＾および１１２Ｂの
電力巻線１２０Ａの部分に発生する交流電位を、コア１
１２Ｃに発生するコイル１２０＾のその部分における交
流電位の位相に対して成る選択量だけ移相させる。コア
１１２Ａにおけるコイルに発生する交流電位の移相は、
その電位の位相を所定量だけ遅らせ、またコア１１２Ｂ
におけるコイルに発生する交流電位の位相をコア１１２
Ｇにおけるコイル１２０Ａに発生する交流の位相に対し
て同じ量だけ進めるようにして行う。これがため、巻線
１２０Ａに発生する全ベクトル的積分交流電位は、移相
を行わない場合よりもさらに小さい値にまで制御するこ
とができる。同様に、巻線１２０Ｂおよび１２０Ｇに発
生する交流電位も移相によって制御することができる。

所望な移相を行うには種々の手段を用いることができる
。斯種の１つの方法は、各励磁コイル１１３Ａ、１１３
Ｂおよび１１３Ｃに供給される単相交流の位相を制御し
て、層８２Ａ、８２Ｂおよび８２Ｃを磁化して、Ｎおよ
びＳ磁極の移相パターンを形成し、ついでこれらの層８
２Ａ、８２Ｂおよび８２Ｃによる掃引によって巻線１１
０の部分に移相交流を発生させる方法である。励磁コイ
ルの交流電位を移相させる電気的および電子的手段は米
国特許第４，１７７．４１４号に開示されており、特に
その第５，７Ａおよび７Ｂ図並びにこれら各図に関連す
る明細書中の説明を参照することができる。

任意の種々の電子的な手段を設けて、ＮＩＰＳユニット
のモータおよび発電機の双方における励磁コイルに供給
する単相交流を制御することができる。励磁コイル１１
３および１５３に時々単相交流を繰返し供給するのに好
適な位置手段は電子回路の標準ＴＴＬディバイダチップ
で構成して、モータが同期速度に達した後に例えば１秒
のような時間をとるようにし、そこで第４図のスイッチ
２２２をライン２２４を介して作動させることにより回
路２２０゜２２６．２２８および２２１を経て例えば１
０秒のような長期間励磁コイル１５３に交流を流し、つ
いでこのようなオンおよびオフサイクルを繰返すように
する。このようなオン期間は５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの
交流の１サイクル程度の短かさで、せいぜい数秒程度と
することができ、またそれに続くオフ期間はそれよりも
４〜２０倍も長くすることができる。これにより励磁コ
イルでのエネルギーの使用が少なくて済み、従ってＮＩ
ＰＳユニットの全効率が改善される。

さらに、同期速度に達した後でも回転子が「ハンチング
」する場合がある。すなわち同期速度達成後に回転子が
同期速度よりも速いか、または遅い速度で長期回転する
こともあり、このようなことは負荷の突然の変化または
電源ラインの周波数変化によって生じたりする。回転子
が「ハンチング」しなくなり、安定な同期速度に戻るよ
うにするためには、周波数感応時間手段に結合させる電
子回路のＴＴＬディバイダチップを用いる電子的な手段
を設けて励磁コイルを附勢することにより「ハンチング
」をなくすことができる。

本発明のモータおよび発電機双方の回転子には磁化する
ことのできる種々の磁性材料を用いることができる。例
えば層８２Ａ、８２Ｂおよび８２Ｇはフェライトの如き
電気的に非導電性の永久磁性材料で構成するのが好適で
ある。アルニコ合金の如き金属性の永久磁性材料を用い
ることもでき、この場合には粉末材料を樹脂結合剤と混
合させて、これにおける励磁磁束による渦電流を許容レ
ベルにまで低減させるようにして製造する。

本発明の実施にあたり、バリウム・フェライトおよび／
またはストロンチウム・フェライトによって優れた結果
が得られた。新規の改良タイプのフェライトおよび同様
な磁化可能永久磁性材料を現在利用でき、また、将来こ
れらのさらに開発されたものを磁化可能永久磁性材料層
を形成するのに利用することもできる。テストモータ及
びテスト発電機にて良好な結果が得られた２個のフェラ
イトのヒステリシス曲線を第６図に示しである。

グレード（Ｇｒａｄｅ）　５フエライトなる商標名にて
数年来市販されている延伸バリウム・フェライトを実際
のモータの磁路を表わすものとして、０．３３インチ　
（０，８４ｃｏ＋）の厚さのサンプルに対してヒステリ
シス・ループ・テストを行なった。この際、磁化力を最
初は一方向に加え、つぎに反対方向に加えて、サンプル
に対する誘導磁界の強さくガウス）を磁化力（エルステ
ッド）に対してプロットした０曲線Ｍはこのサンプルに
対するヒステリシス・ループを示す。この材料の閉回路
磁気パラメータＢｒは４０００ガウスであり、またＨｃ
は２３００エルステツドである。

５４１０９なる商標名にて市販されている他のフェライ
トを同様にテストした所、これは前記のものよりも遥か
に正方形で、しかも小さいヒステリシス・ループＮを呈
した。この場合のフェライトの対応する閉回路特性のＢ
ｒは４１００ガウスであり、またＨｃは９００エルステ
ツドである。このサンプルの厚さは０．６４インチ（１
，６３ｃｍ）としたが、このサンプルを飽和状態に至ら
しめるのに必要な磁力は、曲線Ｍの長さが短いサンプル
材料を飽和させるのに必要な磁化力よりも小さかった。

このことからして励磁器の部品に費用をかけたり、又は
変更したりすることなく、５４１０９のフェライトに似
ていζタイプの厚い層を用いることができる。本発明の
発電機では、特定の定格電圧にて送給させることのでき
る負荷を発電機のインピーダンスの関数とする。交流発
電機では、このインピーダンスは一般に電機子反作用に
より生ずる。電機子反作用の効果は、例えばフェライト
層の厚さを２倍にすると１７２に低減する。これがため
、材料５４１０９のような特性を呈する材料を用いるこ
とによって、発電機の定格を例えばグレード５の如きよ
り一層慣例のフェライト材料を用いた場合に必要とされ
る発電機の定格よりも遥かに高くすることができる。

これらの曲線の内の第２象限の形状が上述したような利
点を倒起している。曲線Ｍにおける点Ｏ１１は第２象限
における代表的な動作点である。この点ＯＩにおいて曲
線Ｍは急峻な傾斜を呈し、また点Ｏｎと較べて低いガウ
ス値を呈するため、材料Ｎに対する代表的な動作点では
より一層厚い磁石を用いることができる。材料Ｎの動作
点Ｏｎの磁気強度（ガウス）は材料Ｍの動作点Ｏｎにお
けるよりも約５０％大きく、またこの磁石層の厚さが厚
いために曲線の勾配が平坦となり、しかも材料Ｍよりも
優れた発電機特性となる。

第２図のフェライト層６６又は８２＾、８２Ｂ及び８２
Ｃの最適厚さはフェライト又はその他の永久磁性材料の
特性に依存する。従って、フェライトＭ及び他の同様な
フェライトは、４０馬力までのモータ又は出力３０ｋＷ
の発電機に対しては約０．２〜０．４インチ（約０．５
〜１　、Ｏｃ＋ａ）の厚さの層として使用することがで
き、またこれより高い定格のモータ又は発電機に対して
は約０．３〜０．５インチ（約０．７５〜１．３ｃ會）
の厚さの層として使用することができるのに対し、曲線
Ｎの材料は４０馬力（：＋ｏｋｗ）のモータ又は発電機
に対しては約０．５〜０．ツイフチ　（約１．２〜１．
８ｃｍ）の厚さで使用するのが有効であり、またこれよ
りも馬力及び出力の高いモータ又は発電機には１インチ
（２，５４ｃｍ）の厚さとし、さらにそれ以上の例えば
４０馬力以上のモータ又は６０ｋＷの発電機には約１イ
ンチ（２，５４ｃ＋＋）以上の厚さとして使用できた。

動作点Ｏ１とＯｎにおける曲線Ｍ及びＮによって示され
る相対的透磁率は本質的には１である。

厚目の磁性層を用いれば固定子巻線からの磁界が通る磁
気エアギャップが有効に増大し、電気機械のインピーダ
ンスは反比例して低減する。これにより、曲線Ｎで示し
た特性を呈する磁性材料を使用すれば、過剰トルク角度
に達する前にモータが多くの線路電流を受電することに
なり、従って同じ大きさの電気機械から十分多くのトル
クを発生させることができる。同様に２７４勾配の曲線
によって電気機械の電圧調整が決定されるから、発電機
に曲線Ｎのフェライト材料を用いると良好な結果が得ら
れた。上述したような磁性材料を用いると所定の定格に
対する電気機械の全体の寸法が極めて小さくなる。

フェライト材料Ｎはモータの層８２及び発電機の層８２
＾、８２Ｂ及び８２Ｃに用いた場合に顕著な結果を生じ
た。これらは保磁力）１ｃ（エルステッド）が完全飽和
材料の残留誘導磁界Ｂ（ガウス）の数値より約４５％低
い数値を呈するからである。同様な特性を呈する他の任
意のフェライト、又は磁化可能永久磁性材料でも本発明
のモータ及び発電機の双方に使用するのに極めて好適で
ある。

本発明ユニットは既に説明したような本願人の斬新な同
期モータによって実用可能となり、しかも便利となった
が、回転慣性の高い回転子を有している発電機を駆動さ
せることのできる他の改良同期モータを開発して、これ
を利用し得ることは想定し得ることである。従って、上
述したようなモータの代わりに斯様な同期モータを用い
て、ここに図示し、また説明した高効率の発電機を駆動
させることができる。

全回転慣性が４３４Ｌｂ−ｆｔ２の２５ＪＩ馬力（１８
，７ｋＷ）の公称定格を有している本来の２極構造の第
１及び２図に示した構造のモータ発電機を２０８ボルト
の６０Ｈｚ　３相交流で附勢して、電流及びトルクのテ
ストを静止状態から同期速度までの速度について実施し
た。モータを正常モードで電力線に接続して、全電力巻
線を附勢した場合、初期の引込み電流は最大約１０６ア
ンペアでありたが、この電流値は回転子が２８０ＯＲＰ
Ｍの速度に達するまでに７５アンペアにまでゆっくりと
低下した。モータの始動トルクは３０　Ｌｂ−ｆｔであ
り、これは約２８０ＯＲＰＭの速度点まで一定であった
。２８０ＯＲＰＭの速度にて励磁コイルが単相交流で附
勢されて、線路引込電流は７４アンペアにまで直ちに低
下したが、トルク値は約４８　Ｌｂ−ｆｔにまで上昇し
、回転子の速度が増大するにつれてアンペア数は、３６
００ＲＰＭの同期速度に引込まれる直前の点における約
４６アンペアの値までほぼ直線的に降下した。同期速度
におけるトルク及び入力電流の値は、接続する負荷に必
要な値とする。いずれの場合にも、このモータは相当大
きな負荷をかけた場合でも容易に、しかも円滑にその同
期速度にまで加速した。この高慣性の回転子構造に必然
的に附随する高い風損にも拘らず、テストの結果、モー
タの効率は２５馬力の出力レベルで９１％であり、１５
馬力の出力レベルでごく僅かに８９％にまで低下し、７
．５馬力の出力負荷をかけた場合にのみ７９％に低下す
ることが示された。大多数のモータの場合には、このよ
うな割合の相当大きな負荷出力の低下によって効率が通
常は著しく低減し、Ｇθ％〜７０％以下になることもし
ばしばある。

これと同じテストモータも、全巻線の約７５％だけが附
勢されて、インピーダンスが全巻線のインピーダンスの
５０％よりも僅かに高くなるような点に固定子電力巻線
のタップを設けることによフて「加速モード」で附勢し
た。最初に流れる電流のアンペア数は約２１０であり、
初期トルクは約５０．３Ｌｂ−ｆｔであった。トルクは
２８００ＲＰＭに達するまで４４　Ｌｂ−ｆｔに定常に
低下し、また電流値は１７８アンペアに低下した。２８
ＧＯＲＰＭにて励磁コイルが附勢され、トルクは６０　
Ｌ　ｂ−ｆｔ以上にまで増大し、しかも電流は３６００
ＲＰＭの同期速度に達する直前には９６アンペアに低下
した。

テストモータな繰返し始動し、かつ正常モードと加速モ
ードで２８０ＯＲＰＭの速度に加速し、ついで励磁コイ
ルを附勢して、回転子を全負荷同期速度に至らしめ、つ
ぎに線路電力を遮断して単期間給電を停止して、モータ
を３１５０ＲＰＭ及びそれ以下にまで減速させ、その時
点で全交流電力を復帰させた。各テストにおいて、モー
タは負荷をかけたままで再始動し、かつ円滑に加速し、
電気的なサージも、加熱も、また他の支障もなく速かに
完全な同期速に達した。本発明モータの他の望ましい有
効な特徴は、あらゆる回転速度において静かであると云
うことにある。前述した２５馬力（ＩＬ７ｋＷ）のモー
タの雑音レベルは１メ一トル離れた所で７０ｄＢ以下で
ある。

上述したモータを用いているモータ発電機ＮＩＰＳユニ
ットは、２極モータ及び２極交流発電機の双方の回転子
部品を内蔵している回転子シェルを有しており、ここに
シェルの外径は１６．５インチ（４１，９ｃｍ）とし、
その壁厚は１インチ（２，５４ｃｍ）とし、また回転子
ラミネーション及び永久磁石材料を含む全重量は約１２
００ボンド　（約５４５ｋｇ）として回転慣性は４３４
Ｌｂ−ｆｔ２　（１３，５スラグ−ｆｔ２）　とした。

モータに公益事業の電力線からの６０１１ｚ交流を給電
した場合、このモータは３分以下で３８０ＯＲＰＭの同
期速度に簡単に達し、しかもこの同期速度での負荷への
発電機出力は４２アンペアで、２０８ボルトの３相交流
であり、これが全負荷に送給され、この３相交流電圧は
６０アンペア又はそれ以上のかなりの過負荷がかかる場
合でも数分以内に安全に高めることができた。

遮断器を用いてモータへの線路交流電力を遮断し、かつ
３６００ＲＰＭと、全出力電力を送給できると共にその
電圧を維持し得る速度としては実際上低い回転速度と思
われる３１５０ＲＰＭとの間の回転子の回転エネルギー
を変換することにより、特定電圧にて目立った電圧変化
を起こすことなく　６０Ｈｚの完全なる交流出力を交流
発電機部によって全負荷に供給し続けるテストを行なっ
た。中位の大きさ及び重量であると思える上記所定重量
の回転子の場合、回転子が３１５ＯＲＰＭにまで降下し
て運転するのに約２３％の回転子運動エネルギーが利用
され、全負荷には１５秒程度の間６０Ｈｚの交流が供給
された。

電力線の停電の場合に、発電機から通常の全負荷出力以
下の交流を供給すれば良い場合には、電力が完全に停電
した後に発電機が斯様な低減負荷出力を１５秒よりも長
い期間給電するようにする。

可変負荷に対するライド−スル一時間を示している第７
図の曲線に示すように、全負荷出力は１５秒程度供給し
、発電機の全負荷定格の１００％よりも小さい負荷に対
しては１５秒以上の期間供給する。

停電後に発電機は全負荷出力の約２０％を約３０秒間供
給し、定格負荷出力の５０％を２０秒間供給する。

従って、ＮＩＰＳの発電機が５つの異なる負荷に給電し
ており、各負荷が全負荷にてほぼ等しい交流電力を必要
とし、かつ４つの負荷は左程問題なく、そし°てこれら
の負荷は数秒以内にサイクルダウンさせることができる
が、残りの１つの負荷は臨界動作状態にあり、長期のラ
イド−スル一時間を必要とす′ると云うような実際の場
合に、最後のユニットは発電機により少なくとも約３０
秒の間は十分給電することができた。

全交流出力にて例えば３０〜４０秒のような長期のライ
ド−スル一時間が望まれる場合には、回転子シェルの厚
さを厚くして回転運動エネルギーを増大させるだ妙で極
めて適切な価格でＮＩＰＳユニットを提供することがで
きる０例えば、シェル壁部の厚さを１インチから２．５
インチ（２，Ｓ４ｃ■〜６．４ｃ■）に厚くすることに
よってユニットの価格を適切にし、ライド−スル一時間
を２倍以上に大きくすることができる。このように回転
子シェルに全弁の回転買置を設けることは速かに、しか
も簡単に行なうことができ、しかも最も有効であり、例
えば、外部軸受等を必要とする外部ホイールを用いるよ
りも電気機械の設計変更が少なくて済む、また、完全に
独立したものであり、しかも全体の容積も小さいから、
外部ホイールを有する電気機械よりも遥かに小形で、か
つ静かである。

本発明発電機からの交流出力の周波数は、定常状態の期
間及びライド−スルー期間のいずれの場合にも容易に６
０１ｘｔｈｅ、２に維持させることができる０発電機の
出力電圧は定常状態の場合並びに不平衡状態が１００％
にまで達することのある不平衡負荷状態のいずれの場合
でも極めて容易に±５％又はそれより良好な値に調整す
ることができる。

交流出力の全高調波ひずみは代表的には５％以下である
。

本発明モータ発電機ＮＩＰＳユニットの重大なる所望な
特性は、そのユニットが極めて静かに作動し、ユニット
から３フイート離れた所での雑音レベルが約６０〜６５
ｄＢ−＾であると云うことにある。これは、発電機も普
通の交流発電機よりも木来静かであるが、ユニットに用
いられる同期速度にて走行するモータに因る所が大であ
る。回転子のシェルの外部が滑らかなために、風による
雑音も非常に低減される。

モータは、電圧がそのモータ用に規定される定格電圧の
＋１０％から一２０％に変化する交流電力が供給される
場合でも全く良好に作動する。

周波数および電圧が正確に一定である交流を必要とする
過敏性負荷には、周波数および電圧の正確性を必要とし
ない交流電力を必要とする設備および周辺装置が関連付
けられることが屡々あると認められている。例えば、電
子データプロセッサおよびコンピュータは、通常高レベ
ルの照明をする必要がある窓なしの部屋に設置され、し
かもそれらには小形モータまたは交流を整流することに
よって発生させた直流により作動させる装置、すなわち
プリンタ、タイプライタおよび電気的エネルギーにより
て作動させる他のユニットを設けている。照明は斯様な
設備には特に問題がある。その理由唸、停電が生じた場
合に、部屋が全く暗くなり、オペレータが作動中の装置
を停止したり、または作業周期を低下させることが極め
て困難となるからである。またコンピュータによって作
動させるロボット機械が、例えば溶接作業または部品の
転送作業の真っ最中である場合には、本発明のモータ発
電機によってコンピュータに給電する必要があるが、ロ
ボット機械は通常電力線に直接接続されているために、
そのロフト機構の機能が突然停止してしまい、特に電力
が僅か数秒または数分の遅れで回復したとしても溶接ま
たは転送中の作業はだめになるか、または不適切に処理
されることになる。

短期または瞬間的な外部交流電力の停電中に生ずる斯様
な問題をなくすか、または克服するために、本発明の他
の例によれば、交流モータそのものを、そのモータの回
転エネルギーを利用する交流発電機に変換して、これに
より照明装置を附勢するための電圧および周波数が適度
に変化する使用可能な交流を例えば１５秒以上発生させ
ると共に、これと同時にコンピュータまたは他の交流過
敏性負荷に正確な交流を給電する交流発電機と一緒に補
助の周辺機器まβ％の機構を駆動させる。

第８図には本発明モーター発電機ＮＩＰＳユニットに基
づく完全なデエブレックス方式を略図にて示しであるモ
ータ発電機ｌＧは公共の電力線２００からの交流が流れ
ている場合の期間と、電力線２００に停電が生じた場合
の多数秒にわたる期間とのいずれの場合にも周波数およ
び電圧値が正確に一定である交流を過敏性負荷３００に
供給する負荷回路導線１４５を有している。停電または
交流電力線に異常状態が生じている期間中には、逆電力
センサユニット３０４からの信号が遮断器１４０を作動
させて、電力線に通ずる回路を直ちに遮断するが、ユニ
ット１０におけるモータは電力線２００に交流を給電す
る。この場合ライン３０６はモータにより発生された電
力を照明装置および他の重要な補助モータ並びに他の周
辺装置に供給する。モータにより発生させる交流電力は
ライン１４５に供給する交流のように電圧および周波数
を正確なものとする必要はなく、斯様な周辺ユニットに
利用できさえすれば良い０回転子用のシェルを一層重く
することによって、発電機とモータとの双方からの交流
出力を１５秒までの短期停電に対して全負荷にて容易に
維持し得るようになる。

第８図にて斯かる用途の追加の特徴は、短期間の停電中
に発電機４３によって発生される交流の周波数および位
相に対応する単相交流でモータ励磁コイル１５３を附勢
する手段を設けることにある。

このような手段は停電応答制御スイッチ３１２を具えて
おり、これは逆電力センサ３０４からライン２００が交
流を供給していないことを示す信号をライン３１４を経
て受信する際に機能して、交流発電機出力からライン３
１８を経てモータ励磁コイル１５３に接続されるライン
３１Ｂに交流を伝送する回路を閉成する。従ってそ一夕
励磁コイルは出力ライン１４５に現われる交流と同じ周
波数および電圧の交流で附勢される。これによりライン
３０６の周波数は一定のままとなる。

本発明によるモータ発電機Ｎ　Ｉ　Ｉ’Ｓユニットは種
々の大きさおよび種々の出力範囲に製造し得ることは勿
論であり、出力が５ＫＶ＾以下の交流発電機を有してい
る小形ユニットから、１００ＫＶＡ以上の交流発電容量
の大形ユニットまで同じようにして製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるモータ発電機ＮＩＰＳユニットを
部分的に切欠し、後方から見た斜視図、第２図は第１図
のユニットに適するモータ発電機の内部構造を詳細に示
す正面垂直断面図、第３図は第２図のＩＩＩ　−ＩＩＩ
線上でのモータの垂直断面図、 第４図はモータの平面および電気回路図、第５図は発電
機用制御回路の一例を示すブロック線図、 第６図は２つのフェライト材料のヒステリシスループを
プロットした特性図、 第７図は大きさが変化する負荷に対する発電機のライド
−スル一時間をプロットした特性図、第８図は種々のタ
イプの負荷への本発明ＮＩＰＳユ゛ニットの適用令を示
すブロック線図である。 １０−・・モータ発電機ＮＩＰＳユニット、１２・・・
支持台、 １４・・・ケーシング、 １６．１８．２０．２２・・・キャビネット、１６＾・
・・通風孔、 １７・・・ヒンジドア、 ！ト・・制御パネル、 ２４・・・ブラケット、 ２５・・・グロメット、 ２Ｂ・・・ラグ、 ２８．２９・・・円板、 ２９Ａ・・・シール、 ３０．３１・・・軸受ハウジング、 ３２・・・減摩軸受、 ３４．３５・・・ハブ部材、 ３６．３７・・・円形ディスク、 ４０・・・円筒状シェル、 ４２・・・モータ部、 ４３・・・発電機部、 ４４．４５・・・衝合面、 ４６・・・条溝、 ５０・・・環状コア、 ５２・・・シェル内壁、 ５４・・・止めリング、 ５６・・・肩部、 ５８・・・クランブリング、 ６０・・・送り孔、 ６２・・・短絡導体、 ６４・・・コア内側面、 ６６・・・永久磁性材料層、 ６８・・・層表面、 ７０・・・クランブリング、 ７２・・・肩部、 ７４・・・発電機回転子コア、 ７６・・・コア内壁、 ８０・・・コア内側面、 ８２＾、８２８．８２Ｇ・・・永久磁性材料層、９０・
・・支持軸、 ９１．９２・・・スタブ端、 ９３．９４・・・軸穴、 ９５・・・大径部分、 ９６．９７・・・入口、 １０Ｇ　−・・スペーサブロック、 １０２・・・シールド、 １０３・・・固定子コア外周面、 １０４−・・千−夕の溝付固定子コア、ｔＯＳ・・・ベ
ルビル座金、 １１０・・・巻線、 １１２＾、１１２Ｂ、１１２Ｇ・・・発電機固定子コア
、１１３＾、１１３Ｂ、１１３Ｃ・・・発電機励磁コイ
ル、１１４．１１６・・・スペーサ、 １１５Ａ、１ＩＳＢ、ｌｌ５Ｃ・・・フィードバック巻
線、１１＆・・・ベルビル座金、 １２０・・・固定子巻線、 １２８・・・永久磁石ＣＰＭ）発電機、１３θ・・・１
発電機の回転子、 １３２・・・永久磁石層、 １３４・・・ＰＭ発電機の固定子、 １３６・・・固定子巻線、 １４０・・・モータ制御部、 １４２．１４３，１４５，１４８・・・リード線、１４
４・・・発電機制御部、 １５０・・・磁極片、 １５１・・・大形溝、 １５２・・・磁化チップ、 １５３・・・励磁コイル、 １５４・・・溝壁、 １６０・・・小形溝、 １６２・・・固定子巻線、 １６４・・・フィードバック巻線、 １フ４・・・中性導線、 ２００・・・外部電力線、 ２０２−・・遮断器ユニット、 ２０４　・・・リード線、 ２０Ｂ・・・タップ切換二重投入スイッチ、２１０Ａ、
２１０Ｂ、２１０Ｃ・・・タップ、２２１−・・リード
線、 ２２２・・・速度応答スイッチ兼制御部、２２４．２２
６，２２８−・・リード線、２３０・・・コンデンサ、 ２４０・・・給電ユニット、 ２４２　・・・リード線、 ２４４−・・発振デイバイダ・ドライバ兼位相ユニット
、 ２４５Ａ、２４５Ｂ、２４５Ｃ・・・コンデンサ、２４
８Ａ、２４８Ｂ、２４８Ｃ・・・励磁量駆動ユニット、
２５０Ａ、２５０８．２５０Ｇ・・・リード線、２５２
Ａ、２５２Ｂ、２５２Ｃ・・・チョークコイル、２５６
・・・電圧基準ライン、 ２５８＾、２５８Ｂ　、２５８Ｃ・・・可変無効負荷調
整器、３０Ｇ・・・過敏性負荷、 ３０４・・・逆電力センサユニット、 ３０６・・・ライン、 ３１２・・・停電応答制御スイッチ、 ３１４．３１６・・・ライン。 特許出願人　　ブリサイス　パワー コーボレイション ＦＩＧ　６ う４ド一スレー期閏ｖＩｒｉ尉 ＩＧ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電圧および周波数が不規則になったり、不定期間の
   間電力が完全に遮断されたりすることのある交流電力源
   により同期駆動モータが附勢され、かつ前記電力源が使
   用可能な交流を前記モータに給電している際には常に、
   また電力の遮断期間中には多数秒にわたる十分な期間の
   間所望なほぼ一定の周波数および電圧の交流電力を発電
   機が負荷に供給でき、これらのモータおよび発電機を支
   持台にて結合させた比較的コンパクトで、運転が静かで
   、かつ高効率のモータ発電機無停電電力系ユニットにお
   いて、 （Ａ）前記支持台に取付けられる同期モータが、前記電
   力源からの交流で附勢されて回転磁界を発生する固定子
   と、始動から同期速度までのあらゆる速度にて高トルク
   を発生して前記交流発電機の回転子を駆動させることの
   できる回転子とを具えており、 （Ｂ）前記支持台に取付けられる交流発電機が、（１）
   前記支持台における軸受に同軸回転するように取付けた
   回転自在の丸い円筒状のシェル部材と、該シェル部材の
   内壁に固着した軟磁性材料製の少なくとも１つの磁性体
   と、該磁性体に取付けられ、前記シェル部材の回転軸と
   同軸の露出円筒表面を有する磁化可能な永久磁性材料層
   とを含む回転慣性の高い回転子と、（２）前記支持台に
   固定され、かつ前記シェル部材の内部に配置した軸部材
   と、該軸部材に固着した溝付の円筒面を有し、該溝付面
   を前記永久磁性材料層とほぼ同一の広がりをもって該層
   との間に回転隙間をあけて、該層に並置した軟磁性材料
   製の少なくとも１個のコア本体と、前記溝内に配置した
   交流電力発生巻線と、まわりに励磁コイルが設けられる
   介在磁極片を有している各コア本体における２つの隣接
   溝とを含む固定子とを具えており、前記励磁コイルが単
   相交流が附勢されると、極性が交互に代わる前記磁極片
   による強い磁束によって前記回転子の回転中に前記並置
   永久磁性材料層がＮおよびＳ磁極のパターンに磁化され
   るようにしたモータ発電機無停電電力系ユニットにおい
   て、該ユニットの前記交流発電機が、前記コア本体の選
   択した溝内に配置されるフィードバック巻線と、同期回
   転中に前記永久磁性材料層の磁極の通過によって前記フ
   ィードバック巻線に誘起される交流電位が、前記励磁コ
   イルに誘起されるいずれの交流電位も実質的に抑圧する
   ように前記フィードバック巻線を前記励磁コイルに接続
   する回路手段と、所望周波数の単相交流を発生し、この
   単相交流を前記励磁コイルに供給して、前記磁極片が前
   記磁化可能な永久磁性材料層をＮおよびＳ磁極の選択パ
   ターンに磁化して、これにより交流電力巻線にほぼ一定
   の交流周波数を誘起させる手段とを具えるようにしたこ
   とを特徴とするモータ発電機無停電電力系ユニット。 ２）前記交流発電機が、軸方向に離間した位置にて取付
   けられ、かつ各々の露出表面が円筒状を成す永久磁性材
   料製の複数個の層を有している少なくとも１個の軟磁性
   材料製の回転子本体と、前記複数の永久磁性材料層に並
   置され、各々が励磁コイルを有しているコア本体および
   フィードバック巻線を励磁コイルに接続する回路付きの
   フィードバック巻線並びに多相交流を発生する交流電力
   巻線を含む固定子とを具えるようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載のモータ発電機無停電電
   力系ユニット。 ３）前記発電機の回転子における磁化可能永久磁性材料
   層を、完全に飽和させた磁性材料の残留誘導磁界Ｂｒ（
   ガウス）の値より約０．４５小さい保持力Ｈｃ（エルス
   テッド）を有する磁性材料で構成することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のモータ発電機無停電電力
   系ユニッ ト。 ４）前記交流電力発生巻線が、前記発電機の固定子を成
   すすべてのコア本体の溝に通過させる共通の巻回ターン
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
   のモータ発電機無停電電力系ユニット。 ５）前記同期モータおよび交流発電機の双方の固定子を
   同じ軸部材に取付け、かつ前記同期モータおよび交流発
   電機の双方の回転子を前記回転自在の円筒状シェル部材
   の内部に配置し、該シェル部材によって前記軸部材およ
   び前記モータと発電機の固定子のまわりを囲み、前記モ
   ータと発電機の各固定子が、前記軸部材に確実に固着し
   た軟磁性材料製のラミネーションから成る溝付コアと、
   前記軸部材の両端に固着され、前記溝付コアを弾性的に
   圧縮して、前記軸部材を張力下に維持する圧縮手段とを
   具えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   モータ発電機無停電電力系ユニット。 ６）前記交流電力源と前記同期モータとの間に回路制御
   兼遮断手段を設け、前記電力源の故障時に該電力源とモ
   ータとの間の回路を遮断すると共に斯様な電力源の故障
   中に前記モータの固定子巻線を他の負荷に接続し、かつ
   前記交流発電機から単相交流を前記モータの励磁コイル
   に供給する手段を設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のモータ発電機無停電電力系ユニット。 ７）前記モータおよび交流発電機の双方の回転子が、円
   形内側面の回転自在の円筒状シェル部材の内壁に固着さ
   れた軟磁性材料製の磁性体を具えており、該磁性体に磁
   化可能な永久磁性材料層を付着し、該永久磁性材料層の
   露出内側面を前記シェル部材の回転軸と同軸の丸い円筒
   状とし、複数本の短絡導体を前記モータ回転子における
   軟磁性材料製の磁性体に通すと共に、これらの短絡導体
   を前記永久磁性材料層にほぼ平行に配置し、かつ該永久
   磁性材料層からほぼ等距離離間させ、前記モータの回転
   子における永久磁性材料層を前記モータの固定子を成す
   溝付コアとの間に回転隙間をあけて該モータの溝付コア
   に並置し、前記モータの固定子における溝内に前記電力
   源からの交流で附勢されると回転磁界を発生する電力巻
   線を設け、２つの隣接する溝内に配置された励磁コイル
   と、これら２つの溝間における磁極片を形成するコア部
   分とが、前記励磁コイルを単相交流で附勢する場合に前
   記モータの回転子における磁化可能な永久磁性材料層を
   ＮおよびＳ磁極のパターンに磁化 でき、かつ他の溝内にフィードバック巻線を配置し、共
   振回路により前記フォードバック巻線を前記励磁コイル
   と接続して、回転子の回転中に移動磁界が前記フィード
   バック巻線および励磁コイルの双方に電位を誘起させ、
   前記共振回路がこれら双方の電位を単相交流電位に合成
   して、該単相交流電位が前記永久磁性材料層をＮおよび
   Ｓ磁極の選択パターンに随意磁化するようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第５項に記載のモータ発電機
   無停電電力系ユニ ット。