JPS63198558A - 調整可能永久磁石交流機 - 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） この発明は、ロータ（回転子）とステータ（固定子）と
の間に置かれた磁束結合変調用スリーブが出力調整のた
めに９０°の電気角の範囲で変位可能である調整可能な
永久磁石交流機に関する。

（従来の技術） 米国特許第４，０２７，２２９号明細書は、電機子巻線
を有するステータと永久磁界を与えるロータとを含む交
流機を開示している。ロータとステータとの間にはスリ
ーブが配置され、該スリーブの外周には、強磁性体と非
磁性体とのセグメントが交互に配設されている。強磁性
体のセグメントがステータの極と整列したとき、ロータ
とステータとの間の磁束結合は最大である。非磁性体の
セグメントがステータの極と整列したとき、磁束結合は
最小である。このスリーブはモータによってステータに
対して９０°の電気角の範囲で変位可能で、ロータの極
の間の磁路のリラクタンス（磁気抵抗）を変更し、こう
して、交流器の出力を最大値と最小値との間で調整する
。

（発明が解決しようとする問題点） 前記米国特許の交流機は、変調用スリーブの角度位置を
連続的且つ自動的に制御するものではなく、したがって
、動作期間中に交流機に影響を与える負荷の変動や速度
の変動とは無関係に実質的に一定の電圧出力を与えるこ
とができない。

（問題点を解決するための手段） この発明による調整可能な永久磁石交流機は、エンジン
駆動形シャフトに設けられ該シャフトによって回転され
るロータの極によって生成される磁界内に延在する電磁
極を有する固定円筒形ステータと、該ロータと該ステー
タとの間に設けられた磁束結合変調用円筒スリーブとを
含む。前記ステータと前記スリーブとははソ放射方向に
整列し、前記のロータ・シャフトと共通の軸を有する。

前記スリーブは非磁性セグメントによって分離された強
磁性橋絡セグメントから形成される。前記強磁性セグメ
ントは前記ステータの極と同じ角度分離を有し、且つ前
記ステータの極と整列している。

前記スリーブは、前記ロータの極の間の磁路のリラクタ
ンスを変更して最大値と最小値との間で交流機出力を調
整するために９０°の電気角の範囲で角度的に変位可能
である。この発明の交流機は、前記スリーブと前記ロー
タとの間の角度関係が、前記強磁性橋絡セグメントが前
記ロータの極と整列したロータ整列位置から非ロータ整
列位置へ、前記スリーブの一端に固く接続されたスリー
ブ阻止組立て体の抗力（ｄｒａｇ　）効果によって調節
することができることを特徴とし、前記スリーブ阻止組
立て体は、前記ロータ拳シャフトの周囲に軸方向に設け
られており、前記ステータに対して、前記ロータと同じ
角速度で前記スリーブを回転させ交流機の動作中前記ス
リーブを連続的に前記ロータ整列位置に置くよう緊縮す
る弾性的接続によシフランキング（ｃｒａｎｋｉｎｇ　
）関係で接続される。

前記組立て体の抗力効果は、所望の電圧出力と交流機に
よって生成される電圧との間の差の山数として電圧比較
器で作られる誤差信号によって磁気的に強められる。こ
れにより、弾性的接続を伸張させ、前記スリーブを前記
非整列位置の連続的範囲の１つへ調節する。

本発明に従う磁束結合変調スリーブの角位置の連続的で
自動的な調整により負荷や速度の変化にかかわらず実質
的に一定な電圧出力が得られ、一方ロータ（回転子）と
スリーブの同時の回転は磁気回路におけるうず電流積を
最小にするとともに交流発電機の効率を増大させる。本
発明に従う交流発電機は、電気的負荷（オーム）又は回
転角速度（回毎分）Ｋおける１０対１の変化に対して、
あるいは電気的負荷及びロータの角速度の組み合わされ
た１０対１の変化に対して一定の電圧を与えるものと評
価される。

実施例 好適には、本発明に従えば、第１図乃至第４図に示され
るように、本発明の抗力起誘導制動モータ組立体の実施
例は用いられる。

第１図を詳しく参照すると、本発明に従う制動モータか
らの抗力を利用する調整可能な永久磁石交流発電機は全
体的に１０で示されている。調整可能な永久磁石交流発
電機１０はステータ（固定子）１２及びロータ（回転子
）１４を備えている。

ロータ１４はエンジン１８によってシャフト１６を介し
て駆動される。シャフト１６はベアリング２０及び２２
によって支持される。スリーブ２４は、ロータ１４上の
角度調整のためベアリング２６及び２８を介して支持さ
れている。

スリーブ２４は、ボルト３０及びボルト３２により永久
磁石アッセンブリ３４に接続されており、これは、その
スリーブの調節を制御するスリーブ制動アッセンブリの
１部である装着板５８を含んでいる。装着板５８は、ベ
アリング２６及び２８によりスリーブ２４の延長部とし
て支持されており、またそれはベアリング７２により支
持されて、永久磁石アッセンブリ３４をシャフト１６の
回りに回転できるようにする。この永久磁石アッセンブ
リ３４は、スプリングによりシャフトの表面にクランク
形関係で接続され、それらスプリングは弾性接続を形成
し、この弾性接続は、スリーブをロータと同一の角速度
で回転させしかもスリーブをオールタネータ（交流機）
の動作の間そのロータ整列位置へ断続的に圧迫するよう
収縮する傾向がある。それらスプリングの内の２つは、
第１図に３６及び３８として示されており、これらは夫
々ボルト３０及び３２、及びシャフト１６に接続されて
いる。

電磁ボール（その対向しているものは４０及び４２とし
て示されている）の直列結線円は、コイル５２により付
勢され、そして永久磁石アッセンブリ３４の磁界内の静
止アーマチュア板８４（これはシャフトベアリング２２
を支持している）上に配置されており、それによって、
サーボ増幅器４４からライン４６及び５４を通して受け
るどのような制御電流も、それらボールと永久磁石との
間に磁気引力を発生するようにし、これは制動アッセン
ブリの引つ張シ（ドラッグ）効果を増すようにする。

誤差信号５６が、電圧比較器７８からサーボ増幅器４４
へ送られることができる。この誤差信号は、オールタネ
ータ１０により発生される電圧と、所望の電圧（これは
予め選択することができる）との間の任意の差の関数と
して発生される。ライン７４及び８２は、そのオールタ
ネータ出力を電気負荷７６と電圧比較器７８とに接続し
ている。

この電気負荷７６は、所望の出力変動のレンジを事前選
択できるよう、そのインピーダンスに変動を有すること
ができる。サーボ増幅器４４の動作用のｄｃ電圧のソー
スは、ライン８０により表されている０このｄＣ電流は
、外部のソースにより与えたり、またはオールタネータ
の整流された出力から得ることができる。

ロータの回転方向がシャフト１６を制動アッセンブリに
接続するスプリング（３６，３７、等）の張力に逆らう
ため、電磁ボール（４０，４２、等）により発生される
磁界が、永久磁石３４の隣接しているボールを引っ張る
とき、この引力は、それらスプリングの張力を増し、そ
してスリーブ２４の位置を、誤差信号の強さくこれは更
にオールタネータ出力の不所望の変動に依存する）に依
存して、非ロータ整列位置の継続的なレンジの１つ内ヘ
シフトさせる。

第３図において、スリーブは、最大磁束及び最大オール
タネータ出力のだめの位置で示されておシ、その強磁性
のブリッジング・セグメント６０はステータのボール６
２と整列している。その結果、１つの永久磁石ボール６
４から次のものへの最低リラクタンス（磁気抵抗）９０
の磁束路は、整列したブリッジング部材６０、ボール６
２、及び環６６を通る。このロータが回転するとき、ア
ーマチュアコイル６８を通る磁束の変化の率は最大であ
り、そしてオールタネータ出力はその最大にある。

スリーブ２４が第４図に示すその環状位置に移動すると
、非磁気セグメント７０は、ステータボールと整列し、
そして１つの永久磁石ボールから内のものへの最低リラ
クタンス９２の磁束路は、ブリッジング部材６０を通る
。この最小リラクタンス経路は、ロータボールからのロ
ータ磁束の大部分を分流し去シ、それによって、ロータ
が回転するとき、アーマチュアコイル６８を通る磁束の
変化の率は、最小であり、そしてそのオールタネータ出
力はその最小にある。従って、スリーブ２４は、オール
タネータをその最大出力条件からその最小出力条件の間
でシフトするためには、９０電気角度、即ちボール分離
角の半分に等しい角度、回転するだけでよい。

誤差信号は、負荷変化、または駆動エンジン１８の速度
の変動に応答するようにでき、そしてロータのスリーブ
の位置のシフト動作は、第３図に示すものからよシ先の
位置に応答するようにでき、それによってよシ小さい付
加的な出力、従ってより一定の電圧を提供するようにで
きる。同様に、この誤差信号は、より一層の付加的な出
力、従ってより一定の電圧を提供するために、第４図に
示すものからよシ先の位置へのロータのスリーブの位置
のシフトを必要とすることができる。

制動モータは、永久磁石アッセンブリ３４、電磁石４０
及び４２、コイル４８及び５２、板５８、ベアリング７
２、静止磁束復帰路８４、及びロータ復帰磁束路８６か
ら成り、この制動モータは、第５図に示すうず電流ダン
パによシ置き換えることができる。この実施例は、第１
図の実施例よりもコストは低くなる。

第５図を参照すると、うず電流制動を使用した本発明に
よる調整可能永久磁石オールタネータの別の実施例につ
いて、その全体が１１０で示されている。この調整可能
オールタネータ１１は、ステータ１１２、及びロータ１
１４を備えている。

このロータ１１４は、エンジン１１８によりシャフト１
１６を介して駆動される。このシャフト１１６は、ベア
リング１２０及び１２２により支持されている。スリー
ブ１２４は、ロータ１１４によりベアリング１２６及び
１２８を介して支持されている。

スリーブ１２４は１３０と１３２として図示されるよう
な一列のボルトによシ、電子的に導伝のデスク１８８に
より接続される。ベアリング１７２は、電磁石１９０と
１９２中の増幅器１４４により増大する電流を制御する
ために応答し、シャフト１６上のディスク１８８の回転
を許容する。ボルト１３０，１３２等はスプリング１３
５．１３６等によりシャフト１１６と結合されている。

電磁石１９０と１９２は、ディスク１８８に隣接して位
置される。電磁石１９０はライン１４６によりサーボ増
幅器１４４に接続されている。電磁石１９２のコイル１
４８は電磁石１９０のコイル　１５２に２イン１５０に
よシ接続されている。電磁石１９０のコイル１５２はサ
ーボ増幅器１４４にライン１５４によシ接続されている
。サーボ増幅器１４４はライン１５６を介して電圧比較
器１７８から誤差信号を受ける。

ライン１７４と１８２は交流機出力を電気的負荷１７６
と電圧比較器１７８に接続する。負荷１７６はインビイ
−ダンス変動を有しても良い。

誤差信号は、所望の電圧と交流機１１０によって生成さ
れた電圧間の差の関数として電圧比較器１７８において
生成される。この誤差信号はライン１５６を介して比較
器１７８から増幅器１４４へと通過する。ライン１８０
は、サーボ増幅器１４４の動作用の電流源を与える直流
（ｄａ）電圧を表わす。この直流電流は外部電源により
与えられても良く、又は交流機の整流された出力から駆
動されても良い。

導電ディスク１８８は、電磁石１９０と１９２により生
成される磁束とエンジン１１８の速度に依存する、該デ
ィスクに誘導される渦電流を有する。電磁石１９０と１
９２によりディスク１８８中に誘導される磁束に依存し
て、循環電流がドラッグ（抗力）、即ち制動（リターデ
ィング）トルクを発生する。この阻止トルクは上述した
制動モータのドラッグと等しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、抗力起誘導制動モータ組立体を示す、本発明
に従う調整可能な永久磁石交流発電機の断面図であり、 第２図は、本発明に従いスリーブの角位置を移動させる
機構の、第１図の＠２−２における断面図であり、 第３図は、最大の磁束及び最大の交流発電機出力の位置
においてスリーブを示す交流発電機の断面図であり、 第４図は、最小の交流発電機出力の位置においてスリー
ブを示す交流発電機の断面図であり、第５図は、第１図
の抗力起誘導制動モータ組立体の代わりとして抗力起誘
導うず電流制動子組立体を示す、交流発電機の断面図で
ある。 尚、これらの全ての図面において同じ要素には同じ参照
符号を付している。 券２１２Ｉ 朱３凹 ｊ＃、４凹 奉５回 手続補正書（方式） 昭和に３年３　月λ日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジン駆動シャフトに取りつけられそれによっ
   て回転される回転子の極によって発生される磁界に伸び
   る電磁的極を有する固定された円筒状固定子と、前記回
   転子及び固定子間に取りつけられる鎖交磁束変更円筒状
   スリーブとを含み、前記固定子及びスリーブがほぼ半径
   方向に位置合せされており、前記スリーブが非磁性セグ
   メントによって分離される交互の強磁性ブリッジング・
   セグメントから成り、前記強磁性セグメントが前記固定
   子の極と同じ角度分離を有するとともにその極と位置が
   合わされ、前記スリーブが９０度の電気角にわたって角
   度的に移動可能で回転子の極間の磁束路のリラクタンス
   を変化させ、それによって交流機の出力を最大値及び最
   小値間で調整し得る調整可能永久磁石交流機であって、 前記スリーブ及び回転子間の角度関係が、強磁性ブリッ
   ジング、セグメントが回転子の極と整合する回転子整合
   位置から回転子不整合位置に、スリーブの一端に堅固に
   そして軸方向に接続されるスリーブ、リターディング、
   アセンブリのドラッグ効果によって、調整することがで
   き、前記リターディング、アセンブリが、スリーブを回
   転子と同じ角速度で回転させ交流機の作動中スリーブを
   回転子整合位置に連続して促すよう作用する弾性接続に
   よって、回転子シャフトの周囲に半径方向に取りつけら
   れそして前記シャフトとクランク動作関係で接続され、
   前記リターディング・アセンブリのドラッグ効果が電圧
   コンパレータに発生される誤差信号によって所望の電圧
   出力及び交流機によって発生される電圧間の差の関数と
   して、磁気的に強化され、それによって弾性接続を緊張
   し、スリーブを不整合位置の１つの連続領域に調整する
   ことを特徴とする交流機。
2. （２）前記スリーブ・リターディング・アセンブリが、
   所望の電圧出力及び交流機によって発生される電圧間の
   差に応答する一連の電磁界発生電機子種から成り、スリ
   ーブ・リターディング・アセンブリの一部としてスリー
   ブに接続される永久磁石アセンブリを取り囲む、ドラッ
   グ誘導リターディング・モータであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の交流機。
3. （３）前記スリーブ・リターディング・アセンブリが、
   該アセンブリの一部としてスリーブに接続される導電性
   円板から成り、所望の電圧出力及び交流機によって発生
   される電圧間の差に応答する界を発生する電磁石間で回
   転するドラッグ誘導うず電流ダンパであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載の交流機。