JPS63502078A - 複式永久磁石発電機 - 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】 工１ 凡月しとた對− この発明は５、永久磁石発電機に関し、特に、２つの相対的に可動の永久磁石組 立体を有する永久磁石発電機に関する。

先」へ４１ ２つの相対的に可動の永久磁石組立体がち成る回転子を有する型の永久磁石発電 機は、概して、発電機への負荷における変化に応答して電圧調整を提供するよう に提案されてきた。それらはまた、電圧を調整して回転子の回転割合もしくは速 度における変化を補償するようにも用いられてきた。

かかる提案の例は、１９６６年２月１日にコーバ（Ｋｏｂｅｒ）に発行された米 国特許第３．２３３．１３３号明細書、１９７３年１月２３日にフリスタ（Ｆｒ ｉｓｔｅｒ）に発行された米国特許第３．７１３−０１５号明細書、並びに１９ ８１年１２月８日にワールトン（Ｗｈａｒｔｏｎ）に発行された米国特許第４， ３０５．０３１号明細書に見ることができる。これら構成の代表例は、永久磁石 組立体の一方が回転子軸に堅固に固定され、他方は回転子軸と相対的に回転可能 であるようにした装置である。

２つの永久磁石組立体間で相対的に回転させることによって、発電機の出力電圧 は、先に確認された特許にさらに充分に記載されているように、電圧調整を達成 するよう変化し得る。

かかるシステムは理論的には良く動作するはずであるが、実際には、特に高速発 電機において、出力電圧の接近した調整を為す際に困難に遭遇する。特に、遠心 力及び他の動作要素に起因する回転子成分のローディングもしくは負荷は、固定 された永久磁石組立体に対する可動の永久磁石組立体の比較的に正確な角度調節 を達成することを困難にしていた。正確な調節が妨げられる範囲まで、良好な制 御を達成することはできない。

この発明は、上述の問題を克服することに向けられて・いる。

１里！■し」 この発明の主な目的は、２つの相対的に可動の永久磁石組立体を含む回転子を有 する型の新規で改良された発電機を提供することである。特に、この発明の目的 は、磁石組立体の一方の、もう一方との相対的な回転を通して正確な調整を達成 する際に従来遭遇していた困難を避けるようにしたかかる発電機を提供すること である。−この発明の例示的実施例では、第１及び第２の隣接した電機子を有す る固定子手段を含む発電機構成において上述の目的を達成している。第１及び第 ２の永久磁石回転子は、第１及び第２の電機子のそれぞれの１つ内で回転するよ う軸支され、そして回転子に対して共通の駆動が与えられる。共通の駆動に等し い角度距離に相対的にかつ反対方向に、回転子の各々を角度的にずらすための制 御手段が提供される。

この構成の結果として、回転子の一方の移動を阻止する傾向を有する機械の動作 によって存在する負荷力は他方の回転子に反対に作用し、従って互いに反対に作 用し、回転子の相対的位置が最小のエネルギ消費でもって容易に調節されるのを 許容する。

この発明の好適な実施例において、電機子及び回転子は同軸である。

この発明の非常に好適な実施例においては、共通駆動は回転子の双方を駆動する 軸を備え、制御手段は、第１及び第２の回転子を軸に相互接続するそれぞれの第 １及び第２のらせん形スプラインを備えている。第１及び第２のらせん形スプラ インは、等しいが反対のピッチを有している。

この発明は、制御手段が、回転子の最大及び最小の整列位置間で駆動軸をその軸 線に沿って移動させるための手段と、該駆動軸を軸方向位置の各々に対して軸線 の回りに回転させるための手段とを含んでいるということを意図している。

非常に好適な実施例においては、電機子の双方に対して巻線のただ１つの組が共 通である。

この発明の非常に好適な構成は、対向する端を有する長い軸を含んでいる。軸上 で該軸のそれぞれの端に隣接して第１及び第２のらせん形スプラインが配設され 、該スプラインは反対のピッチを有している。

第１及び第２の永久磁石組立体の隣接する端の中間にスラスト及びジャーナル軸 受が設けられており、それ故、第１の永久磁石組立体は、軸受の一方の側に対向 すると共に第１のスプラインに接続さ゛れており、第２の永久磁石組立体は、軸 受の他方の側に対向すると共に第２のスプラインに接続されている。固定子は、 軸と同軸の電機子手段を含んでおり３、磁石組立体を取り囲む軸方自店がりを有 している。磁石組立体が軸上を反対方向に同時に回転するようにするために、軸 受及び磁石組立体と相対的に軸を軸方向に移動させるための手段が設けられる。

好適な実施例においては、移動手段は、駆動入力が含まれる端とは反対の軸の端 に作用するモータを備えている。この発明は、該移動手段が制御ピストンを備え ているということを意図している。

他の目的及び長所は、添付図面に関して為される以下の詳細な説明から明白とな るであろう。

ｌ１弘１兜 第１図は、明瞭さのため部分を断面で示したこの発明に従って作られた永久磁石 発電機の透視図、そして第２図は発電機の回転子を示す、第１図と同様の拡大図 である。

ｔ　の；日 この発明に従って作られる発電機の例示的実施例が図に示されており、第１図を 参照すると、渦巻き状もしくはらせん形の内部溝１２を含む長い概して管状のハ ウジング１０を含むように示されている。スリーブ１４が溝１２の半径方向内方 に配置されており、いわゆるバック−アイアン冷却（ｂａｃｋ−ｉｒｏｎ　ｃｏ ｏｌｉＢ）用の導管を提供するよう該渭を閉じるように働く。

スリーブ１４の半径方向にすぐの内方には、第１及び第２の電機子１８及び２０ から成る、総括的に１６で示された固定子がある。電機子１８及び２０は同軸で あり、支持素子２２によってわずかに間が置かれている。

共通の組の巻線の端部ターン２４が見えているが、該共通の組の巻線は電機子１ ８及び２０の双方を通して延びる。

長い軸２６が、ハウジング１０の軸線に沿って該ハウジング１０を通して縦方向 もしくは長手方向に延びており、電機子１８及び２０内でそれぞれ第１及び第２ の永久磁石組立体２８及び３０を回転可能に駆動する。永久磁石組立体２８及び ３０は、互いに軸２６と相対的に回転可能であり、かつ同軸であって、結合スラ スト及びジャーナル軸受け３２によって離されており、該結合スラスト及びジャ ーナル軸受けはそれらの端部の中間に磁石組立体２８及び３０を支持し、かつ支 持素子２２に装着されている。

軸２６の一端３４は、スプライン・カラー３８内に摺動可能に受けられる軸方向 スプライン３６を含んでいる。

スプライン・カラー３８はまた、軸２６の一端３４と同軸である入力もしくは駆 動軸４０に接続されてもいる。

軸２６の他端４２は、ハウジング１０の対応の端においてシリンダ４８内に受け られる軸方向に移動可能なピストン４６に軸受け４４によって結合される。

ピストン４６は、モータとして働き、それが軸２６に結合されているので、その 回転軸に沿って軸２６の軸方向の移動を生じ得る。軸２６のこのような軸方向の 移動は、軸４０に設けられた駆動入力から該軸２６を引き外すことなく、軸方向 スプライン３６をスプライン・カラー３８に接続することによって調節される。

おそらく第２図に最も良く見られるように、軸２６の端３４及び４２の各々に隣 接して、らせん形のスプラインが設けられている。第１のらせん形のスプライン は、５０で示されており、第２のらせん形のスプラインは、５２で示されている 。永久磁石組立体２８及び３０は、それぞれハブ５４及び５６を有しており、該 ハブ５４及び５６には、スプライン５０及び５２とそれぞれ係合するかみ合いス プライン５８及び６０が設゛けられている。

端４２における第１のスプライン５０は、端３４における第２のスプライン５２ とは反対にピッチ付けもしくは刻まれているということが第２図から見られる。

好適な実施例においては、スプライン５ｏ及び５２のピッチは反対であるが、そ れは等しくもある。

ハブ５４及び５６は、軸２６及び磁石組立体２８及び３０によって限定される回 転子の関連の端を軸支する（ｊｏｕｒｎａｌｌｉｎｇ）ための軸ダをプロ２及び ６４を取り付けている。

結合スラスト及びジャーナル軸受け３２は、第２図にも一層詳細に示されており 、内部のローラ軸受は素子６８に接続されて支持軸受けとして作用する外部レー ス６６を含んでいる。ローラ軸受は素子６８の半径内方にある玉軸受は素子７０ は、永久磁石組立体２８及び３０の間の比較的摩擦のない相対移動を提供するよ うに作用する。

第１図に戻ると、所望ならば、軸２６には遊び歯車７４を介して水圧ポンプもし くは同等の物に結合され得る歯７２が設けられ得る。水圧ポンプは、シリンダ４ ８内のピストン４６の位置、従って軸２６の縦方向位置をその回転軸に沿って制 御するために、サーボ・システム内で動作可能の圧力下の流体源を設けている。

先に概略的に指摘したように、ここに２８及び３０で示したもののような２つの 永久磁石組立体間の相対角度位置は種々の異なった変数のいずれかに従って制御 され得る。かかる制御パラメータは、この発明の部分を形成するものではなく、 シリンダ４８内のピストンの位置４６を決定するために、従って軸２６の位置を その縦方向の軸線に沿って制御するために、所望された通常の制御が用いられ得 るということに留意すれば充分である。

軸２゛６は、永久磁石組立体２８及び３０にスプラインを付け、そしてスプライ ンは、等しくかつ互いに反対にピッチ付けもしくは刻まれており、さらに軸受け の存在が軸２６の軸方向の移動に応答して永久磁石組立体２８及び移動は、永久 磁石組立体２０及び３０の双方に、軸２６の回りを回転させるのが分かる。換言 すれば、組立体２８もしくは３０のいずれも軸２６に固定されておらず、双方は 、軸の位置における変化に応答して、その回転軸線に沿って該軸２６と相対的に 回転する。さらに該移動は、スプライン接続のピッチが反対であるので、反対方 向にある。さらに、該移動は、反対であってもらせん形のスプラインのピッチが 等しい゛ので、角度的向き（ｓｅｎｓｅ）において等しい。

それ故、軸２６によって限定される軸線の回りで一方の角度方向における１例え ば永久磁石組立体２８の移動を叫止する傾向にある作用力は、永久磁石組立体３ ｏの角度的移動を助けるように作用し、なぜならば永久磁石組立体３０が反対方 向に移動しているがらである１このように、双方が共通のスプライン付機構並び に軸２６を介して一緒に接続されるので、かかる荷重力は互いにずれ、組立体２ ８及び３０の調節が、発電機にががる作用荷重とは実質的に独立して行われるの を許容する。結果として、組立体２８及び３０′間の相対的な位置の調節は、制 御されるべき発電機のパラメータがどのようなものであろうと、正確な変動を提 供するように、容易がっ正確に行い得る。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６２年　８月２４日 ２、発明の名称 複式永久磁石発電機 ３、特許出願人 名　称　サンドストランド・コーポレーション４、代理人 住　所　〒１００　東京都千代田区丸の内二丁目４番１号丸の内ビルディング４ 階 ５、補正書の提出年月日 昭和６２年　４月　７日 ６、添付書類の目録 補正書の翻訳文 正された請求の範 １、　隣接した第１及び第２の電機子を含む固定子手段と、 前記第１及び第２の電機子のそれぞれの１つ内で回転するよう軸支される第１及 び第２の永久磁石回転子と、 該回転子のための共通駆動と、 前記共通駆動に等しい角度距離と相対的にかつ反対方向に前記回転子の各々を角 度的にずらすための制御手段と、 を備えた発電機。

２、　前記電機子及び前記回転子は同軸である請求の範囲第１項記載の発電機。

３、　前記共通駆動は前記回転子の双方を駆動する駆動軸を備え、前記制御手段 は、前記第１及び第２の回転子を前記駆動軸に相互接続するそれぞれ第１及び第 ２のらせん形スプラインを備え、前記第１及び第２のらせん形スプラインはほぼ 等しくかつ反対のピッチを有している請求の範囲第２項記載の発電機。

４、　前記制御手段は、前記回転子の最大及び最小の整列位置間で前記駆動軸を その軸線に沿って移動させるための手段と、前記駆動軸を前記位置の各々に対し て前記軸線の回りで回転させるための手段とを含んでいる請求の範囲第３項記載 の発電機。

５、　前記電機子の双方に対して共通の単一の組の巻線をさらに含んでいる請求 の範囲第２項記載の発電機。

国際ｖ４査゛報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．隣接した第１及び第２の電機子を含む固定子手段と、 前記第１及び第２の電機子のそれぞれの１つ内で回転するよう軸支される第１及 び第２の永久磁石回転子と、 該回転子のための共通駆動と、 前記共通駆動に等しい角度距離と相対的にかつ反対方向に前記回転子の各々を角 度的にずらすための制御手段と、 を備えた発電機。
2. ２．前記電機子及び前記回転子は同軸である請求の範囲第１項記載の発電機。
3. ３．前記共通駆動は前記双方の回転子を駆動する駆動軸を備え、前記制御手段は 、第１及び第２のらせん形スプラインを備え、該第１及び第２のらせん形スプラ インは、前記第１及び第２の回転子を前記駆動軸に相互接続するそれぞれ前記第 １及び第２のらせん形スプラインをそれぞれ相互接続し、前記第１及び第２のら せん形スプラインは、ほぼ等しくて反対のピッチを有している請求の範囲第２項 記載の発電機。
4. ４．前記制御手段は、前記回転子の最大及び最小の整列位置間で前記駆動軸をそ の軸線に沿って移動させるための手段と、前記駆動軸を前記位置の各々に対して 前記軸線の回りで回転させるための手段とを含んでいる請求の範囲第３項記載の 発電機。
5. ５．前記電機子の双方に対して共通の単一の組の巻線をさらに含んでいる請求の 範囲第２項記載の発電機。
6. ６．対向する端を有する長い軸と、 前記軸のそれぞれの端に隣接した該軸上の第１及び第２のらせん形スプラインで あって、反対ピッチを有しているものと、 前記軸の回りに位置付けられ、該軸に対して回転可能の第１及び第２の永久磁石 組立体と、前記永久磁石組立体のためのスラスト及びジャーナル軸受と、 前記軸受の一方の側に存在し、かつ前記第１のスプラインに接続される前記第１ の磁石組立体と、前記軸受の他方の側に存在し、かつ前記第２のスプラインに接 続される前記第２の磁石組立体と、前記軸と同軸の電機子手段を含み、かつ前記 磁石組立体を取り巻く軸方向広がりを有する固定子であって、前記電機子手段が 、該電機子手段の端の中間に前記軸受を設けている前記固定子と、 前記軸受及び前記磁石組立体と相対的に前記軸を軸方向に移動させて、前記磁石 組立体を前記軸上で反対方向に同時に回転させる移動手段と、 を備えた永久磁石発電機。
7. ７．前記移動手段は、制御ピストンを含む請求の範囲第６項記載の永久磁石発電 機。
8. ８．前記軸の一端は、軸方向のスプラインと、前記軸の一端と軸方向に整列した 駆動軸と、前記駆動軸並びに前記軸方向のスプラインと相互接続するスプライン ・カラーとを含んでいる請求の範囲第６項記載の永久磁石発電機。
9. ９．前記移動手段は、前記長い軸の、前記一端とは反対側の端において、前記長 い軸に接続されたモータを含んでいる請求の範囲第８項記載の永久磁石発電機。