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    公开号:WO1990015467A1
    申请号:PCT/JP1990/000713
    申请日:1990-06-01
    公开日:1990-12-13
    发明作者:Kazuo Nakano
    申请人:Kazuo Nakano；
    IPC主号:H02K21-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 同期機
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 着磁されている永久磁石で構成される界磁と、 巻線 された電機子とを相対的に回転する こ とにより電力をとり出し又 は ト ルクを発生させる同期機に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 従来の直流発電機、 直流電動機や同期発電機、 同期電動機は、 電機子回転型、 界磁回転型と大き く わけられるが、 永久磁石使用 のものは界磁回転型が多い。 何れの場合でも、 界磁の磁極数と 電機子ポール数とは 1 ： 1 , 1 : 2 とか整数比で構成されている。 また界磁極の永久磁石は、 電機子巻線に対し、 直角方向に着磁さ れ、 自 ら回転する。 磁極近傍の磁場を希望値に近づけるために磁 極ポール形状、 エアーギャ ッ プ等で若干の考慮を計っているのが 通例である。
    [0007] 例えば、 従来の直流発電機や同期発電機においては、 界磁極の 永久磁石は、 電機子の相対回転方向と直角に着磁されているため、 その極と電機子のボールとが正対した時に、 最も強い吸引力を生 ずる し、 反面磁極の谷間では急激に吸引力が減じ電機子の回転に は強いコギ ングを生ずるため、 強い回転 ト ルクを必要と し、 その 回転もスム ーズに行われない憾があった。
    [0008] 本発明の目的は、 従来の発電機や電動機に於ける前述の課題即 ちコギング トルクが大き く 回転がスムーズでないこ と、 及び従つ て機械入力に比し発電効率が低いこ とを解消し、 小入力で大出力 のすなわち運転効率の高い同期発電機、 同期電動機等の同期機を 提供する こ とにある。
    [0009] 発明の開示 本発明は、 電機子のポール数が η個 （ただし、 ηは整数。 ） で あるのに対し、 界磁の磁極を複数の永久磁石で構成し、 かつ磁極 数を η - 1 とすると共に、 永久磁石の着磁方向を電機子又は界磁 の回転方向又はその逆方向とし、 さ らに複数の永久磁石の着磁を 回転運動の軸に対し傾斜させて配置し、 電機子、 界磁極を相対的 に移動させて運転するようにしたものである。
    [0010] 電機子のポールが η個 （ ηは整数） で界磁を構成する永久磁石 の極性が η - 1悃であることから、 永久磁石の極と電機子のポ一 ルとが正対するのは、 常に 1対のみであり、 他が同時に正対する ことはない。 そして、 この極は永久磁石で形成される界磁の回転 運動の軸に対し傾斜しているので、 前記正対の前後のク πスォ— バーしている角度の範囲内で、 両者の間に生ずる実質吸引カは大 き く変化することがない。
    [0011] 図面の簡単な説明
    [0012] 図面は、 本発明の一実施例である回転界磁型発電機を示すもの で、 第 1図は全体の断面図、 第 2図は電機子コアの正面図、 第 3 図はポール数が 9個の電機子巻線の具体例を示す図、 第 4図は界 磁を構成する永久磁石の正面図、 第 5図はマグネッ トの着磁状態 を示す一部の展蘭図、 第 6図は測定状態を示す回路図、 第 7図は 回転数を変化させた時の負荷による発電電圧、 電流、 トルクの特 性図である。
    [0013] 発明を実施するための最良の形態
    [0014] 次に、 本発明の実施例を、 図面について説明する。
    [0015] 第 1図において、 1 は中空の固定軸で、 回転軸 2がこれを貫通 し、 ベア リ ング 3 によって回転可能に軸承されている。
    [0016] 固定軸 1 には、 第 2図のような 9個の電機子ポ一ル （本例では η = 9 ) が形成されている電機子コア 4が固定されており、 各雷 機子ポ—ル 1 - 9 にはコ ィ ル巻線が施されている。 第 3図は奇数 極に対する巻線の方法を図示する。 A相の卷線及び接続線は実線 で表し、 B相は で、 C相は —— —— で表した。 3巻線づっー相分が形成され 3 X 3 で 9極 1 -
    [0017] 9 までカバーされる。
    [0018] 第 1 図断面図では電機子コ ィ ルは 5 である。
    [0019] 回転軸 2 に固定された回転枠 6 に界磁を形成するためには、 前 記電機子コア 4 のポール 4 a の外周に近接して位置するよう に複 数の永久磁石 7 が固定されている。
    [0020] この永久磁石 7 は、 第 4、 5図に示すよう に、 N極と S極が交 互に内面に位置し、 且つ第 5図に示すよう に、 回転軸である円筒 形の中心線に対して傾斜して、 着磁されている。 · 永久磁石 7 の磁極数は、 n - 1 = 9 — 1 = 8 ( n = 9 ) 即ち 8 極となる。
    [0021] 従って、 永久磁石 7 の極と電機子コァ 4 のポール 1 - 9 とが正 対するのは、 常に 1対のみであり あ、 他が同時に正対する こ とは ない。
    [0022] そ して、 この極は、 永久磁石 7 で形成される界磁の面転運動の 軸に対し傾斜しているので、 前記正対の前後のク ロスオーバー し ている角度の範囲内で、 両者の間に生ずる実質吸引力は大き く変 化する こ とはない。
    [0023] 界磁を構成する永久磁石 Ί の例えば S極が、 第 3図において例 えば 1 の位置を通過して、 両者の吸引力が弱まるにつれ、 次に位 置する 2 と永久磁石 7 の他の極である N極との間の反発力が增加 するので、 実質吸引力の減少は相殺される。 従って正対に近い関 係になるので、 界磁を構成する永久磁石 7 の極によるポール 4 の 吸引力の急激な変化によるコギング トルク変動は、 わずかなもの となる。
    [0024] ま.た、 コ イ ル 5 は、 第 6図の回路図に示すように、 一端が結線 されて Y状锫線とされている。
    [0025] そして、 その他端は、 それぞれ 2つのダイ オー ド D l aと D l b、 D 2aと D zb、 D 3aと D 3b間に接続され、 ダイ オー ド D l a、 D 2a、 D 3a及び D l bD 2bD 3bはそれぞれ結線され、 これに負荷 Rが接続 される。
    [0026] 従って、 負荷 Rには一方向の電流のみが流れる直流発電機とな るものである。
    [0027] 更に、 前述のように界磁を構成する永久磁石 7 の極が傾斜して いるため、 ボール 4に生ずる磁束密度の変化は、 極と正対する前 後において少な く なるため、 コ イ ル 5 に発生する電流はフラ ッ ト に近い状態となり、 従って直流中に含まれる リ ップル電圧を減少 する こ とができる。
    [0028] この発電機に対し、 第 5図のよう に電圧計 V、 電流計 Aを接続 し、 負荷抵抗 Rを 0 , 10, 100, 470, 1000 及び無限大とした時 の、 回転軸 2 の回転数に対する発電電圧、 発電電流、 その時の回 転 トルクを第 7図に示す。
    [0029] 尚、 この実験に使用した電機子コア 4 の外径は 39.4關、 界磁を 構成する永久磁石 Ί の内径 40 、 コ イ ル 5 は 0.16mmの絶緣銅線は 1 4 0 タ ー ン、 巻線抵抗は 9 . 3 オームである。
    [0030] 尚、 本究明においては、 HI転するのは外側の界磁を構成する永 久磁石 7 でな く て内側の電機子であってもよい。 その場合、 電力 の取出しは従来のブラ シ手段を用いればよい。
    [0031] 以上、 発電機について説明したが、 発電機と電動機とは、 機構 が同一である I で、 本発明は電動機についても適用されるこ とは 言うまでもない。 産業上の利用可能性
    [0032] 本発明は、 例えば、 回転界磁型の発電機の界磁を構成する複数 の永久磁石の着磁方向を界磁又は電機子の回転方向にし、 かつ複 数の永久磁石の着磁が前記回転運動の軸に対し傾斜するよう にす るこ とにより N Sの磁路は長く なり N S間の磁界分布はブロー ド になる。 Ν極と隣の S極のク ロスオー バー部は Ν極の吸引力と S 極の反撥力がキャ ンセルし合う こ とにより コギング トルクが小さ く なる。 その上、 電機子ポールは η、 界磁を構成する永久磁石の 極は η _ 1 であるため、 電機子ポールとマグネ ッ ト極が正対する のが一対だけなこ とも、 コギング トルクの減少に寄与する。
    [0033] したがって、 コギングロスが最小となる。
    [0034] 整流素子と して、 ロスの少ぃ S I Τ等を使用すれば、 ロスは更 に少な く なる。 永久磁石なので励磁電流ロスもない。
    [0035] 一方、 電機子巻線を切る磁束密度は極大部分が拡がり且平坦化 されているので、 台形波形に近く なり、 ダイ オー ドを介して直流 にかえた場合変換効率がよい。
    [0036] 即ち、 本発明による同期機は、 機械的エネルギーロス、 電気工 ネルビ一ロスが少く 、 小さな入力で大出力の供袷が出来る。
    权利要求:
    Claims

    請求 の 範囲
    η偭 （ ηは整数） のポールを有する電機子と、 こ の電機子に対 し、 相対的に回転運動をして磁界を与える η - 1個の極性を有し、 周方向に着磁されかつこの着磁が前記回転運動の軸に対し傾斜す るように複数の永久磁石を配置して構成される界磁とを有するこ とを特徴とする同期機。 .
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-12-13| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU BR CA JP KR NO SU US |
    1990-12-13| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB IT LU NL SE |
    1991-01-28| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 2033170 Country of ref document: CA |
    1991-01-31| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990908621 Country of ref document: EP |
    1991-06-12| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990908621 Country of ref document: EP |
    1995-05-10| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990908621 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP13741489||1989-06-01||
    JP1/137414||1989-06-01||DE1990619315| DE69019315T2|1989-06-01|1990-06-01|Synchronmaschine.|
    EP19900908621| EP0431178B1|1989-06-01|1990-06-01|Synchronous machine|
    SU4894702/07A| RU2069441C1|1989-06-01|1990-06-01|Синхронная машина|
    BR9006786A| BR9006786A|1989-06-01|1990-06-01|Maquina sincrona|
    KR1019910700117A| KR100246655B1|1989-06-01|1990-06-01|동기머신|
    NO910367A| NO303038B1|1989-06-01|1991-01-31|Elektrisk synkronmaskin|
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