【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、汎用の回転電気機械
（以下、回転機という。）に関し、さらに詳しくは、単
極機、および、単極機と誘導機との兼用機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a general-purpose rotary electric machine (hereinafter referred to as a rotary machine), and more particularly to a single pole machine and a combined machine of a single pole machine and an induction machine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の回転機において、回転子は通例１
個であり、本発明のような複数個のものは稀有である。
また、ＩＰＣ、Ｈ０２Ｋ３１／００によれば、単極機は
直流機であって、本発明のように直流機であるほか、交
流機、交直両用機であるもの、また、単極機と誘導機と
の兼用機であるもの、についての従来例はない。また、
ＩＰＣ、Ｈ０２Ｋ３１／００によれば、単極機の電機子
は円筒形の導体円筒であって、本発明のようなスロット
を有する電機子鉄心に導体線を収容する構成の従来例は
ない。2. Description of the Related Art In a conventional rotating machine, the rotor is usually 1
It is an individual piece, and a plurality of pieces as in the present invention are rare.
According to IPC, H02K31 / 00, the unipolar machine is a DC machine, which is a DC machine as in the present invention, an AC machine, an AC / DC machine, and a unipolar machine and an induction machine. There is no conventional example of a dual-purpose machine. Also,
According to IPC, H02K31 / 00, the armature of a monopole machine is a cylindrical conductor cylinder, and there is no conventional example of a structure for accommodating a conductor wire in an armature core having a slot as in the present invention.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】単極機は、長い歴史を
有する回転機であり、整流子機に比べ簡単・堅牢な構造
であるにもかかわらず、あまり普及していない。この解
決のためには単極機自体の改良が必要であり、それが本
出願中の「特定発明」の課題である。The single pole machine is a rotating machine having a long history, and although it has a simpler and more robust structure than a commutator machine, it has not been widely used. In order to solve this problem, it is necessary to improve the unipolar machine itself, which is the subject of the "specific invention" in the present application.
【０００４】単極機のほか整流子機、同期機には、回転
子との電気受渡しのための摺動接触装置、具体的には、
整流子またはスリップリングならびにブラシがあり、近
年、大容量インバータの開発により高速回転および速度
制御が可能となった誘導機は、摺動接触装置を必要とし
ない。単極機および整流子機は、誘導機と比べ、始動ト
ルクが高いこと、速度制御が容易なことの利点があった
が、後者の利点は消滅しつつある。In addition to monopole machines, commutator machines and synchronous machines include sliding contact devices for transferring electricity to and from the rotor.
Induction machines that have commutators or slip rings and brushes, and have recently become capable of high-speed rotation and speed control due to the development of large-capacity inverters do not require sliding contact devices. The monopole machine and the commutator machine have advantages of higher starting torque and easier speed control than the induction machine, but the latter advantage is disappearing.
【０００５】本発明の「特定発明」に係る一実施例の回
転子の構造は、ＩＰＣ、Ｈ０２Ｋ３１／００に規定され
る現用単極機の回転子と異なり、誘導機の回転子に近い
構造をしており、この実施例の配線を一部変更すれば、
誘導機への転換が可能であると考えられる。そこで、本
発明のうち「関連発明」においては、高い始動トルクを
有する単極機の特長と、摺動接触装置がなく超高速回転
に支障がない誘導機の特長とを、併せもつ兼用回転機を
提供することを課題としている。The structure of the rotor of one embodiment according to the "specific invention" of the present invention is different from the rotor of the current unipolar machine specified in IPC, H02K31 / 00, and has a structure close to that of the induction machine. And, if the wiring of this embodiment is partially changed,
It is considered possible to switch to induction machines. Therefore, in the "related invention" of the present invention, a combined rotary machine having both the features of a single-pole machine having a high starting torque and the features of an induction machine that does not interfere with ultra-high speed rotation without a sliding contact device The challenge is to provide.
【０００６】本出願のうち、「特定発明」が解決しよう
とする課題、すなわち単極機の弱点には、次に掲げるも
のがある。なお、以下においては、本発明に係る単極機
は電動機であるものとして説明するが、構造的にみて電
動機と発電機は同一のものであることは、ＪＩＳ、Ｃ４
００４−1992「回転電気機械通則」からも裏付けられる
ので、本発明に係る単極機は発電機としても用いること
ができるものとする。In the present application, the problems to be solved by the "specific invention", that is, the weak points of the monopolar machine are as follows. In the following description, the single pole machine according to the present invention is described as being an electric motor, but it is JIS C4 that the electric motor and the generator are the same structurally.
The single pole machine according to the present invention can also be used as a generator, since it is supported by 004-1992 “General rules for rotating electric machines”.
【０００７】１）単極機の回転子である導体円筒の円筒
部と端面とでは、電流と磁束との相互作用として発生す
る電磁力の回転方向が逆である。1) The rotating direction of the electromagnetic force generated as the interaction between the electric current and the magnetic flux is opposite between the cylindrical portion and the end surface of the conductor cylinder which is the rotor of the monopole machine.
【０００８】この課題については、従来からも方策が立
てられてきたが、十分なものではなかった（従来の改良
案としては、たとえば、特公平４−６８８５４を参
照。）。Measures have been made for this problem from the past, but they have not been sufficient (see Japanese Patent Publication No. 4-68854 as a conventional improvement plan).
【０００９】２）現用単極機においては、界磁の極は文
字どおりＮ極またはＳ極の単極であって、整流子機にみ
られるようなＮ極およびＳ極からなる両極の界磁を有す
る磁気回路と比べ、磁気回路の構成が弱体であった。2) In the current single pole machine, the field poles are literally single poles of N pole or S pole, and the field of both poles consisting of N pole and S pole as seen in a commutator machine is used. The configuration of the magnetic circuit was weaker than that of the magnetic circuit that it had.
【００１０】３）現用単極機においては、回転子である
導体円筒の端面と継鉄（本発明でいう界磁継鉄。）との
間にできる隙間（エアギャップ。）が、整流子機におけ
る回転子である電機子と界磁との間のエアギャップと比
べて広いため、漏れ磁束が大きくなり、この点からも磁
気回路の弱体化を招いていた。3) In the current single pole machine, a commutator machine has a gap (air gap) formed between the end surface of the conductor cylinder as the rotor and the yoke (field yoke in the present invention). Since the gap is wider than the air gap between the armature and the field, which is the rotor, the leakage magnetic flux becomes large, which also leads to weakening of the magnetic circuit.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記１）〜３）の課題を
解決するために、本出願中の「特定発明」である２連単
極機においては、次に記す諸改良を行った。In order to solve the above problems 1) to 3), the following improvements were made in the double monopole machine which is the "specific invention" of the present application.
【００１２】１）回転子であるとともに電機子である導
体円筒（電機子鉄心を含む。）を２個とし、それらを串
刺し状に電機子軸に嵌め、２個の導体円筒には相互に逆
方向となる電気を通電する（電気の受渡しは、現用単極
機と同じくスリップリングおよびブラシを用いる。）。
２個の導体円筒の各々を取り囲む位置に、２群の同極か
らなる（ただし、交流機として使用する場合は、交番す
る。）突極界磁の集合体であるＮ極界磁およびＳ極界磁
を、固定子として配する。1) Two conductor cylinders (including an armature iron core) which are both a rotor and an armature, are fitted on the armature shaft in a skewered shape, and the two conductor cylinders are opposite to each other. Electricity is applied in the direction (passage of electricity uses slip rings and brushes as in current monopolar machines).
N pole field and S pole, which are an assembly of salient pole fields, consisting of two groups of the same poles (although alternating when used as an AC machine) at positions surrounding each of the two conductor cylinders. The field is arranged as a stator.
【００１３】Ｎ極界磁とＳ極界磁とを界磁継鉄（現用整
流子機の継鉄に相当する。）で結ぶとともに、２個の導
体円筒の内側にある電機子鉄心を電機子継鉄によって結
ぶ。すなわち、Ｎ極界磁−界磁継鉄−Ｓ極界磁…片側の
導体円筒および電機子鉄心−電機子継鉄−他側の導体円
筒および電機子鉄心…Ｎ極界磁、により磁気回路が構成
され、エアギャップは２か所の…において、整流子機と
ほぼ同様の狭いものが生ずるだけになる。The N-pole field and the S-pole field are connected by a field yoke (corresponding to a yoke of a current commutator machine), and the armature core inside the two conductor cylinders is connected to the armature. Tie with a yoke. That is, a magnetic circuit is formed by N pole field-field yoke-S pole field ... conductor cylinder and armature iron core on one side-armature yoke-conductor cylinder and armature iron core on the other side ... N pole field. It is constructed so that in two air gaps, only a narrow one almost the same as the commutator machine occurs.
【００１４】上記構成においては、電機子鉄心寄りの導
体円筒と電機子軸方向とを結ぶ配線（径方向連絡線とい
う。）は、電機子継鉄と重なり合うことになる。そこ
で、電機子継鉄は周方向において扇形となるように作
り、各々の電機子継鉄の間にできる空隙に、径方向連結
線を収容するものとする。In the above structure, the wiring (referred to as the radial direction connecting line) connecting the conductor cylinder near the armature core and the armature axial direction overlaps the armature yoke. Therefore, it is assumed that the armature yoke is formed into a fan shape in the circumferential direction, and the radial connecting wire is housed in the space formed between the armature yokes.
【００１５】前記したように、導体円筒の円筒部と端面
とでは電磁力の回転方向が逆であるが、端面の磁束の大
半は磁性体である電機子継鉄を通るから、電機子継鉄の
間にできる空隙に収容される径方向連絡線を通る電流と
磁束とはほとんど作用せず、逆向きの回転トルクはほと
んど発生しない。As described above, the rotating direction of the electromagnetic force is opposite between the cylindrical portion and the end surface of the conductor cylinder, but most of the magnetic flux at the end surface passes through the armature yoke, which is a magnetic body, and therefore the armature yoke. The electric current and the magnetic flux passing through the radial communication line housed in the gap formed between the two do not substantially act, and the reverse rotational torque is hardly generated.
【００１６】２）整流子機の磁気回路は、Ｎ極界磁−継
鉄−Ｓ極界磁…電機子…Ｎ極界磁、であり、現用単極機
においては、界磁（−継鉄）…導体円筒円筒部および電
機子鉄心円筒部・同端面…継鉄−界磁、であり、本発明
においては、Ｎ極界磁−界磁継鉄−Ｓ極界磁…片側の導
体円筒および電機子鉄心−電機子継鉄−他側の導体円筒
および電機子鉄心…Ｎ極界磁、である。このように、本
発明の２連単極機は、整流子機と同様に、Ｎ極界磁およ
びＳ極界磁の両者を備えた、強力な磁気回路を有してい
る。2) The magnetic circuit of the commutator machine is N pole field-yoke-S pole field ... armature ... N pole field. In the current single pole machine, the field (-yoke) is used. ) ... Conductor cylinder cylinder part and armature iron core cylinder part / same end face ... Yoke-field magnet, and in the present invention, N pole field-field yoke iron-S pole field magnet ... One side conductor cylinder and Armature iron core-armature yoke iron-conductor cylinder on the other side and armature iron core ... N pole field. As described above, the double monopole machine of the present invention has a strong magnetic circuit including both the N-pole field and the S-pole field, like the commutator machine.
【００１７】３）現用単極機の導体円筒端面と継鉄との
間にできるエアギャップは、整流子機の界磁と電機子と
の間のエアギャップに比べて広く漏れ磁束が大きいが、
本発明の２連単極機に係るエアギャップは、整流子機と
同じ電機子である導体円筒の円筒部と界磁との間にでき
るため、整流子機と同程度の狭いものであり、漏れ磁束
も整流子機と同程度で済む。3) The air gap formed between the end of the conductor cylinder of the current single pole machine and the yoke is wider and has a larger leakage flux than the air gap between the field of the commutator machine and the armature.
Since the air gap according to the double monopole machine of the present invention can be formed between the cylindrical portion of the conductor cylinder that is the same armature as the commutator machine and the field, it is as narrow as the commutator machine. The leakage flux is the same as that of the commutator machine.
【００１８】本出願のうち「関連発明」に関する「発明
が解決しようとする課題」、「課題を解決するための手
段」、「実施例」は、「特定発明」の実施例の後段、す
なわち段落番号００４２〜００５８で説明する。In the present application, "problems to be solved by the invention", "means for solving the problems" and "examples" relating to "related inventions" are the latter stages of the "specific inventions", ie, paragraphs. The numbers 0042 to 0058 will be described.
【００１９】[0019]
【作用】本出願の「特定発明」である２連単極機は、現
用単極機と異なり導体円筒が２個あるが、その各々を流
れる電流の向きは逆であり、界磁から発する磁束の極も
各々逆であるから、２個の導体円筒から発生する回転ト
ルクの回転方向は等しくなる。The dual monopole machine, which is the "specific invention" of the present application, has two conductor cylinders, unlike the current monopole machine, but the directions of the currents flowing through the two cylinders are opposite, and the magnetic flux generated from the field is the same. Since the poles of are also opposite, the rotational directions of the rotational torques generated from the two conductor cylinders are the same.
【００２０】ＩＰＣ、Ｈ０２Ｋ３１／００において、単
極機は直流機であると規定されているが、本発明の２連
単極機は交流機あるいは交直両用機ともなりうる。交流
整流子機は整流子およびブラシの保守が容易ではないた
め、始動トルクが低いにもかかわらず誘導機をもって代
用されることが多いが、本発明の２連単極機により代替
可能である。ただし、回転子の単位表面積当たりのトル
クの限界は、磁束の交番のある交流機では直流機の約半
分とされるから、特に大トルクを要求される場合（始動
時を含む。）は直流機であることが望ましい。In IPC, H02K31 / 00, the monopole machine is specified to be a DC machine, but the double monopole machine of the present invention can be an AC machine or an AC / DC machine. Since the commutator and the brush of the AC commutator are not easy to maintain, the induction commutator is often substituted for the low starting torque, but it can be replaced by the double monopole machine of the present invention. However, the torque limit per unit surface area of the rotor is about half that of a DC machine in an AC machine with alternating magnetic flux, so if a large torque is required (including when starting), the DC machine is required. Is desirable.
【００２１】[0021]
【実施例】実施例について、図面を参照しながら説明す
ると、図１〜図８は本出願中の「特定発明」である２連
単極機および単極機に係るもの、図９〜図１１は「関連
発明」である単極機誘導機兼用回転機に係るものであ
る。まず、２連単極機の基本実施例について、電源、固
定子、回転子、電気の流れ、磁気回路、の各々の構成
を、図１および図２を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 8 relate to a double monopole machine and a monopole machine, which are “specific inventions” of the present application, and FIGS. Relates to a single-pole machine induction machine / rotating machine, which is a “related invention”. First, a basic embodiment of the double monopole machine will be described with reference to FIGS. 1 and 2 for respective configurations of a power source, a stator, a rotor, a flow of electricity, and a magnetic circuit.
【００２２】１）電源は、直流電源１０、サイリスタチ
ョッパ１２、逆転スイッチ１４、界磁回路１６、電機子
回路１８、などから構成されている。1) The power source is composed of a DC power source 10, a thyristor chopper 12, a reverse switch 14, a field circuit 16, an armature circuit 18, and the like.
【００２３】図示しない他の実施例にあっては、直流電
源１０の代わりに交流電源１１を用いてもよい。また、
サイリスタチョッパ１２の代わりに、現用される他の制
御機器を用いてもよい。さらに、逆転スイッチ１４は、
図１においては界磁回路１６に設けられているが、電機
子回路１８に設けることもできる。In another embodiment not shown, an AC power supply 11 may be used instead of the DC power supply 10. Also,
Instead of the thyristor chopper 12, other currently used control equipment may be used. Further, the reverse switch 14 is
Although it is provided in the field circuit 16 in FIG. 1, it may be provided in the armature circuit 18.
【００２４】２）固定子は、外箱２０に固着された２組
の界磁鉄心２２（各々の界磁鉄心は複数の突極界磁２４
から構成される。）、左右の界磁鉄心２２を結ぶ界磁継
鉄２６、界磁鉄心２２に巻かれた界磁巻線２８、などか
ら構成されている。以上の主要静止部分のほか、固定側
は、各々２個以上の軸受３０、ブラシ３２、などから成
っている。2) The stator is composed of two sets of field cores 22 fixed to the outer case 20 (each field core is a plurality of salient pole fields 24).
Consists of ), A field yoke 26 connecting the left and right field cores 22, a field winding 28 wound around the field core 22, and the like. In addition to the above main stationary portion, the fixed side is composed of two or more bearings 30, brushes 32, etc., respectively.
【００２５】３）回転子は、各々２個の電機子鉄心３６
および導体円筒３８、複数の径方向連絡線４０および軸
内線４２、周方向において扇形をなす複数の電機子継鉄
４４、中空に作られ、その中に軸内線４２が配線される
電機子軸４６、電機子軸と絶縁され且つ固設される２個
のスリップリング４８、などから構成されている。3) Each rotor has two armature cores 36.
And a conductor cylinder 38, a plurality of radial communication lines 40 and an axial extension line 42, a plurality of armature yokes 44 that are fan-shaped in the circumferential direction, and an armature shaft 46 that is made hollow and in which the axial extension line 42 is wired. , Two slip rings 48 which are insulated from the armature shaft and fixedly installed, and the like.
【００２６】図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う径
方向縦断面図であり、同図に示されるように電機子継鉄
４４は扇形をしており、電機子軸４６を取り囲むように
配されている。隣り合う２つの電機子継鉄４４、４４の
間には空隙５０があり、この空隙５０の中に径方向連絡
線４０が収容されている。さらに、複数の径方向連絡線
４０を通る電気は、連絡環５２にまとめられ、電機子軸
４６にあけられた挿通孔５４を通って、軸内線４２に接
続している。なお、導体円筒３８、径方向連絡線４０、
軸内線４２、スリップリング４８、連絡環５２には、絶
縁が施されるものとする。また、電機子鉄心３６と電機
子継鉄４４とは固着され、一体化されている。FIG. 2 is a radial longitudinal sectional view taken along the line II--II shown in FIG. 1. As shown in FIG. 2, the armature yoke 44 is fan-shaped and surrounds the armature shaft 46. It is arranged as follows. There is a gap 50 between two adjacent armature yokes 44, 44, and the radial communication line 40 is accommodated in this gap 50. Further, the electricity passing through the plurality of radial communication lines 40 is collected in the communication ring 52, and is connected to the axial inner line 42 through the insertion hole 54 formed in the armature shaft 46. The conductor cylinder 38, the radial communication line 40,
The shaft inner line 42, the slip ring 48, and the connecting ring 52 are insulated. Further, the armature core 36 and the armature yoke 44 are fixed and integrated.
【００２７】４）電気の流れは、図１に矢印をもって示
されているように、直流電源１０の＋極から出るが、第
１に、回転子側においては、電機子回路１８、ブラシ３
２、スリップリング４８、左端の径方向連絡線４０ａを
経て、左側の導体円筒３８を流れて界磁鉄心２２と作用
した後、径方向連絡線４０ｂ、連絡環５２などを通り、
軸内線４２ａを右行し、連絡環５２、径方向連絡線４０
ｄを経て、右側の導体円筒３８を左行しつつ界磁鉄心２
２と作用した後、径方向連絡線４０ｃ、連絡環５２、軸
内線４２ｂ、右端のスリップリング４８、ブラシ３２な
どを経て、直流電源１０の−極に戻る仕組みになってい
る。4) The electric current flows out from the + pole of the DC power source 10 as shown by the arrow in FIG. 1, but firstly, on the rotor side, the armature circuit 18 and the brush 3 are provided.
2. After passing through the slip ring 48, the radial direction connecting line 40a at the left end, the conductor cylinder 38 on the left side and acting on the field core 22, the radial direction connecting line 40b, the connecting ring 52, etc.
Rightward on the axial extension line 42a, connecting ring 52, radial connecting line 40
After passing d, the left side of the conductor cylinder 38 on the right side, and the field core 2
After acting with 2, the structure is such that it returns to the negative pole of the DC power source 10 via the radial direction communication line 40c, the communication ring 52, the axial line 42b, the slip ring 48 at the right end, the brush 32, and the like.
【００２８】第２に、固定子側においては、直流電源１
０の＋極を出た電流は、逆転スイッチ１４を有する界磁
回路１６を通り、左側（右側）の界磁巻線２８を流れ
て、左側（右側）の界磁鉄心２２をＳ極に磁化した後、
右側（左側）の界磁巻線を流れて右側（左側）の界磁鉄
心をＮ極に磁化し、界磁回路１６を経て、直流電源１０
の−極に戻る仕組みである。Second, on the stator side, the DC power source 1
The current exiting the + pole of 0 passes through the field circuit 16 having the reversing switch 14, flows through the field winding 28 on the left side (right side), and magnetizes the field iron core 22 on the left side (right side) to the S pole. After doing
The field winding on the right side (left side) flows to magnetize the field iron core on the right side (left side) to the N pole, and the DC power supply 10 passes through the field circuit 16.
-It is a mechanism to return to the pole.
【００２９】軸内線４２の片方を流れる電流の方向と、
導体円筒３８を流れる電流の方向とは逆なので、この軸
内線は導体円筒とは逆方向の回転トルクが発生する。そ
こで、軸内線４２は、できるかぎり電機子軸４６の中央
に位置するのが好ましく、また、複数の軸内線４２は、
捩れたり絡まるのを防ぐため、まとめられることが望ま
しい。The direction of the current flowing through one of the axial extensions 42,
Since the direction of the current flowing through the conductor cylinder 38 is opposite to that of the conductor cylinder 38, a rotational torque is generated in this axial extension in the direction opposite to that of the conductor cylinder. Therefore, it is preferable that the axial extension 42 is located at the center of the armature shaft 46 as much as possible.
It is desirable to be grouped together to prevent twisting and entanglement.
【００３０】５）磁気回路は、符合５６の破線で示され
る。エアギャップ５８は、界磁鉄心２２と導体円筒３８
との間で２か所発生する。5) The magnetic circuit is indicated by the dashed line at 56. The air gap 58 includes the field core 22 and the conductor cylinder 38.
Occurs in two places.
【００３１】以上に示した基本実施例においては、電機
子鉄心および導体円筒の表面は現用例と同様に平滑なも
のであり，電機子導体として電気が流れる部分はＩＰ
Ｃ、Ｈ０２Ｋ３１／００において単極機の電機子として
規定される導体円筒であったが、他の実施例において
は、整流子機および誘導機にみられるように、電機子鉄
心に設けたスロットの中に導体線を格納する構造の電機
子とすることもできる。In the basic embodiment shown above, the surfaces of the armature core and the conductor cylinder are smooth as in the present embodiment, and the portion where electricity flows as the armature conductor is IP.
In C, H02K31 / 00, the conductor cylinder was defined as the armature of a monopole machine, but in other examples, as seen in commutator machines and induction machines, the The armature may have a structure in which the conductor wire is stored.
【００３２】すなわち、図３に示される実施例において
は、電機子鉄心６２にスロット６４を設け、スロットの
中に導体線６６を格納する。図３（図２）に示される径
方向連絡線６８（４０）、軸内線７０（４２）、電機子
軸７２（４６）、連絡環７４（５２）、挿通孔７６（５
４）、の各々はほぼ同様の形状または構成とする。That is, in the embodiment shown in FIG. 3, the armature core 62 is provided with the slot 64, and the conductor wire 66 is stored in the slot. The radial direction communication line 68 (40), the axial extension line 70 (42), the armature shaft 72 (46), the communication ring 74 (52), and the insertion hole 76 (5) shown in FIG. 3 (FIG. 2).
4) and 4) have substantially the same shape or configuration.
【００３３】整流子機においては、電機子巻線から生ず
る周方向の磁束の影響を受けて、界磁磁束は曲げられ、
スロットの片側の側面に作用する磁束と他側の側面に作
用する磁束とに差が生じ、これが回転トルクのもとにな
るとされている。すなわち、界磁磁束は、透磁率の小さ
い電機子巻線には僅かしか通らないから、界磁磁束は電
機子巻線には直接的にはほとんど作用せず、界磁磁束は
電機子巻線から生ずる磁束の影響を受けて、ほとんどが
片側のスロット側面に作用する。このことは、図３に示
される実施例にもあてはまるから、スロット６４の数
は、比較的多いことが望ましく、同時に電機子継鉄７８
の中心角は、図２に示される電機子継鉄４４より小さな
角度となる。In the commutator machine, the field magnetic flux is bent under the influence of the circumferential magnetic flux generated from the armature winding,
It is said that there is a difference between the magnetic flux acting on one side surface of the slot and the magnetic flux acting on the other side surface of the slot, which causes the rotational torque. That is, since the field magnetic flux passes only slightly through the armature winding having a low magnetic permeability, the field magnetic flux hardly acts directly on the armature winding, and the field magnetic flux does not. Most of them act on one side of the slot under the influence of the magnetic flux generated by Since this also applies to the embodiment shown in FIG. 3, it is desirable that the number of slots 64 is relatively large, and at the same time, the armature yoke 78.
Has a smaller angle than the armature yoke 44 shown in FIG.
【００３４】しかし、スロットの数を、現用される整流
子機または誘導機と同程度まで増やし、径方向連絡線を
スロットに合わせて増やすと、磁気回路を形成する電機
子継鉄の断面は薄いものとなってしまい、その結果、狭
い間隔で隣り合う２枚の電機子継鉄から生ずる漏れ磁束
は、径方向連絡線を流れる電流と作用して、導体線また
はスロットとは逆方向の回転トルクを発生させることに
なる。However, if the number of slots is increased to the same extent as that of a commutator machine or an induction machine currently in use, and the radial communication lines are increased in accordance with the slots, the armature yoke forming the magnetic circuit has a thin cross section. As a result, the leakage flux generated from two adjacent armature yokes at a narrow interval acts on the current flowing through the radial communication line, and the rotational torque in the direction opposite to the conductor wire or slot is generated. Will be generated.
【００３５】そこで、他の実施例、すなわち図４に示さ
れる実施例においては、電機子鉄心８２に整流子機など
と同程度の数のスロット８４を設け、スロットの中に導
体線８６を収容する一方、導体線を周方向連絡線８８に
よって連結し、径方向連結線９０の本数を減らすととも
に、電機子継鉄９２の断面積の増大によって、漏れ磁束
の減少をはかる構成とした。なお、軸内線９４、電機子
軸９６、連絡環９８、挿通孔１００、などの形状および
構造は、図１〜図３に示される実施例とほぼ同様とする
が、径方向連絡線９０と挿通孔１００が同数であるとき
は、連絡環９８は設けなくてもよい。Therefore, in another embodiment, that is, the embodiment shown in FIG. 4, the armature core 82 is provided with the same number of slots 84 as the commutator machine and the like, and the conductor wires 86 are accommodated in the slots. On the other hand, the conductor wires are connected by the circumferential connecting wires 88, the number of radial connecting wires 90 is reduced, and the leakage magnetic flux is reduced by increasing the cross-sectional area of the armature yoke 92. The shape and structure of the axial extension line 94, the armature shaft 96, the communication ring 98, the insertion hole 100, etc. are almost the same as those of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, but the radial direction communication line 90 and the insertion line 90 are inserted. When the number of holes 100 is the same, the connecting ring 98 may not be provided.
【００３６】本発明に係る電機子は、図１に示されるよ
うに、現用機と違い２個あり、そのために軸方向寸法が
現用回転機より大きい。そこで他の実施例においては、
導体線を２以上電機子鉄心に巻き、電機子の軸方向寸法
を縮減する構成とする。回転機における回転トルクの上
限は、回転子径の二乗および回転子長に比例するが、後
者は導体線長に置換できるから、導体線を重ねて巻くこ
とにより、回転子長を小さくすることができ、その結果
として回転機長も短くできる。As shown in FIG. 1, there are two armatures according to the present invention, which is different from the current machine. Therefore, the axial dimension is larger than that of the current rotary machine. So in another embodiment,
Two or more conductor wires are wound around the armature core to reduce the axial dimension of the armature. The upper limit of the rotating torque in a rotating machine is proportional to the square of the rotor diameter and the rotor length, but the latter can be replaced with the conductor wire length, so that the rotor length can be reduced by winding the conductor wire in layers. As a result, the rotating machine length can be shortened.
【００３７】他の実施例、すなわち図５に示される実施
例において、スロット１０６を有する電機子鉄心１０４
に、２以上の導体線１０８を巻き付ける。この導体線１
０８、１０８は、同図に示されるように、径方向連絡線
１１０、連絡環１１２、戻り線１１４、などによって接
続されるものとし、図示されない周方向連絡線１１６、
挿通孔１２０のほか、同図に示される軸内線１１８、電
機子継鉄１２２の形状および構成は、図１〜４に示され
る各実施例とほぼ同様のものとする。In another embodiment, the embodiment shown in FIG. 5, the armature core 104 having slots 106.
Then, two or more conductor wires 108 are wound. This conductor wire 1
08 and 108 are connected by a radial communication line 110, a communication ring 112, a return line 114, etc., as shown in the figure, and a circumferential communication line 116, not shown,
In addition to the insertion holes 120, the shapes and configurations of the axial extension 118 and the armature yoke 122 shown in the same figure are substantially the same as those of the respective examples shown in FIGS.
【００３８】図６は、図５に示す線ＶＩ−ＶＩに沿った
縦断面図であり、同図に示されるように、導体線１０
８、１０８は、スロット１０６の中に横並べに設けられ
ることが望ましい。FIG. 6 is a longitudinal sectional view taken along line VI-VI shown in FIG. 5, and as shown in FIG.
8, 108 are preferably provided side by side in slot 106.
【００３９】以上の実施例は、２個の電機子を有する単
極機であったが、他の実施例においては、図７に示され
るように、１個の電機子を有する、現用単極機を改良し
たものであってもよい。Although the above embodiment is a monopole machine having two armatures, in another embodiment, as shown in FIG. 7, a working monopole machine having one armature is used. It may be an improved machine.
【００４０】図７に示される実施例において、この単極
機は、外箱１２６の内側に固着された界磁継鉄１２８の
内側に界磁鉄心１３０が設けられ、界磁鉄心１３０には
界磁巻線１３２が巻かれている。回転中心軸である電機
子軸１３４は軸受１３６により支承され、電機子軸１３
４には電機子鉄心１３８が固着されている。図８に示さ
れるように、電機子鉄心１３８には、スロット１４０が
設けられ、スロットの中には導体線１４２が収容されて
いる。図７に示されるように、電機子鉄心１３８の左右
には電機子継鉄１４４が固着され、磁気回路１４６は、
同図下方に示されるように、界磁鉄心１３０、界磁継鉄
１２８、電機子継鉄１４４、電機子鉄心１３８、から構
成され、エアギャップ１４８は、界磁継鉄１２８と電機
子継鉄１４４との間ならびに界磁鉄心１３０と電機子鉄
心１３８との間、１磁気回路当り２か所発生する。電機
子継鉄１４４は、図２〜図４に示される電機子継鉄４
４、７８、９２と同様に周方向において扇形とされてお
り、径方向連絡線１５０は、電機子継鉄１４４、１４４
の間にある図示しない空隙１５２の中を通っている。な
お、図示しない軸内線１５４、連絡環１５６、挿通孔１
５８、周方向連絡線１６０の各々の形状および構成は、
図１〜図５に示される実施例と同様とし、さらに、図示
しない戻り線１６２は図５に示される実施例と同様と
し、それらの各々の形状および構造は、図１〜図６に示
される各実施例に準ずるものとする。なお、図７に示さ
れる導体線１４２の代わりに、図示しない平滑な表面の
電機子鉄心１３９の外周に導体円筒１４３を固着する構
成としてもよい。図７に示す実施例においては、スリッ
プリング１６４と径方向連絡線１５０または連絡環１５
６との間は、軸方向連絡線１６６により結ばれている
が、図示しない他の実施例においては、図２〜図５に示
される実施例と同様に、電機子軸１３４を中空とし、挿
通孔１５８を穿ち、軸内線１５４によって結ぶ構成とす
ることもできる。In the embodiment shown in FIG. 7, this single pole machine is provided with a field iron core 130 inside a field yoke 128 fixed inside an outer casing 126, and the field iron core 130 has a field iron core 130. The magnetic winding 132 is wound. The armature shaft 134, which is the rotation center shaft, is supported by the bearing 136, and
An armature core 138 is fixed to the No. 4 unit. As shown in FIG. 8, the armature core 138 is provided with a slot 140, and the conductor wire 142 is accommodated in the slot. As shown in FIG. 7, armature yokes 144 are fixed to the left and right of the armature core 138, and the magnetic circuit 146 is
As shown in the lower part of the figure, it is composed of a field iron core 130, a field yoke 128, an armature yoke 144, and an armature iron core 138, and the air gap 148 includes a field yoke 128 and an armature yoke. Between the magnetic field core 144 and the field core 130 and between the armature core 138 and the field core 130, two magnetic fields are generated per magnetic circuit. The armature yoke iron 144 is the armature yoke iron 4 shown in FIGS.
Similar to Nos. 4, 78 and 92, they are fan-shaped in the circumferential direction, and the radial direction connecting wires 150 have armature yokes 144, 144.
It passes through a void 152 (not shown) between the two. In addition, an axial extension line 154, a communication ring 156, and the insertion hole 1 (not shown)
58, the shape and configuration of each of the circumferential communication lines 160 are
1-5, and the return line 162 not shown is similar to the embodiment shown in FIG. 5, the shape and structure of each of which is shown in FIGS. It is based on each Example. Instead of the conductor wire 142 shown in FIG. 7, a conductor cylinder 143 may be fixed to the outer circumference of an armature core 139 having a smooth surface (not shown). In the embodiment shown in FIG. 7, the slip ring 164 and the radial connecting line 150 or the connecting ring 15 are used.
6 is connected by an axial communication line 166, but in another embodiment (not shown), the armature shaft 134 is hollowed and inserted in the same manner as the embodiment shown in FIGS. The hole 158 may be drilled and connected by the axial line 154.
【００４１】界磁巻線１３２は、界磁回路１６８に接続
し、その終端は界磁端子１７０（ａ〜ｄ。）とされ、図
示しない電源１７２に連なっている。一方、導体線１４
２は、径方向連絡線１５０、軸方向連絡線１６６、スリ
ップリング１６４、ブラシ１７４などを経て、電機子回
路１７６に接続し、その終端は電機子端子１７８（α、
β。）とされ、電源１７２に連なっている。なお、電源
および制御装置（逆転スイッチを含む。）の構成は、図
１に示され、または、同図に関説した実施例に準ずる。The field winding 132 is connected to the field circuit 168, and its end is a field terminal 170 (a to d.) And is connected to a power source 172 (not shown). On the other hand, the conductor wire 14
2 is connected to the armature circuit 176 via the radial direction communication line 150, the axial direction communication line 166, the slip ring 164, the brush 174, etc., and the terminal end thereof is an armature terminal 178 (α,
β. ) And is connected to the power source 172. The configurations of the power supply and the control device (including the reversing switch) are in accordance with the embodiment shown in FIG.
【００４２】[0042]
【関連発明において発明が解決しようとする課題】単極
機、整流子機、同期機などには、回転子との電気授受の
ための摺動接触装置、すなわち、ブラシおよび、整流子
またはスリップリングが必要とされ、線接触または点接
触で大電力が授受されるという弱点があり、特に超高速
回転の障害となってきた。本出願のうち「関連発明」で
ある、単極機と誘導機との兼用回転機（以下、兼用機と
いう。）は、高い始動トルクを有する単極機と、摺動接
触装置を必要としないが始動トルクが小さい誘導機との
兼用機を提供することを課題としており、この兼用機
は、低速域では単極機として、高速域では誘導機として
用いる（なお、整流子機においても、各整流子片を短絡
しスリップリングと同様な働きをさせ、さらに、回路に
変更を加えれば整流子機と誘導機との兼用機の作成は可
能であるが、構成が複雑となるので、今回は出願しな
い。）。In a single-pole machine, a commutator machine, a synchronous machine, etc., a sliding contact device for exchanging electricity with a rotor, that is, a brush and a commutator or slip ring is provided. However, there is a weak point that a large amount of electric power is transferred by line contact or point contact, which has been an obstacle to ultra-high speed rotation. The rotating machine for combined use of a monopolar machine and an induction machine (hereinafter referred to as a combined machine), which is the “related invention” in the present application, does not require a monopolar machine having a high starting torque and a sliding contact device. Is to provide a combined machine with an induction machine with a small starting torque.This combined machine is used as a monopole machine in the low speed range and as an induction machine in the high speed range. Although it is possible to create a commutator machine and an induction machine by combining the commutator pieces with the same function as the slip ring and modifying the circuit, the configuration will be complicated. I will not apply.)
【００４３】[0043]
【関連発明において課題を解決するための手段】本出願
のうち「特定発明」である２連単極機の実施例のうち、
図３、図４に示される構造の電機子は、誘導機の２次電
機子の構造と同じであるから、図７、図８に示される界
磁端子１７０（ａ〜ｄ。）と電源１７２（図示されな
い。）との接続を変えれば、兼用機とすることができ
る。すなわち、単極機においては、たとえば、図８の上
側の界磁と下側の界磁とは同極となるよう励磁されてお
り、具体的にはａとｃ、ｂとｄが各々直流電源の＋極
（−極）、−極（＋極）に接続されており、さらに、電
機子鉄心１３８に巻かれた導体線１４２にも通電されて
いる。一方、誘導機として使用する場合は、図８の上側
の界磁（後注参照。）と下側の界磁とは異極となり、回
転磁界が発生するよう励磁されているから、単極機の場
合とは異なり、ａとｄ、ｂとｃが各々単相交流の電源端
子に接続されており、電機子（後往参照。）は通電され
ず、スリップリングは短絡環の働きをすることになる。[Means for Solving the Problems in Related Inventions] Of the embodiments of the double monopole machine which is the "specified invention" of the present application,
Since the armature having the structure shown in FIGS. 3 and 4 is the same as the structure of the secondary armature of the induction machine, the field terminals 170 (a to d.) And the power source 172 shown in FIGS. By changing the connection with (not shown), a dual-purpose machine can be used. That is, in a monopole machine, for example, the upper field and the lower field in FIG. 8 are excited so as to have the same pole. Specifically, a and c, and b and d are DC power supplies, respectively. Are connected to the + pole (− pole) and the − pole (+ pole), and the conductor wire 142 wound around the armature core 138 is also energized. On the other hand, when used as an induction machine, the upper field (see below) and the lower field in Fig. 8 have different polarities and are excited so as to generate a rotating magnetic field. Unlike the case of, the a and d, b and c are respectively connected to the single-phase AC power supply terminals, the armature (see later) is not energized, and the slip ring acts as a short-circuit ring. become.
【００４４】〔注〕 明細書中の用語は、全体を通して
同一の用語を使用することが法定されているので、「特
定発明」に係る２連単極機で用いた、界磁、電機子など
の用語を、「関連発明」である兼用機においても用い
た。なお、ＪＩＳ−Ｃ４００４−1992「回転電気機械通
則」では、固定子は、「回転機の主要静止部分。」とあ
り、外箱、軸受、界磁継鉄などを含んだ概念であり、同
様に、回転子は、「回転機の回転部分。」とあり、電機
子軸、スリップリングなどを含んだ概念であるため、界
磁、電機子の各々の代わりに、固定子、回転子という用
語を用いることもできなかった。[Note] Since it is legal to use the same terms throughout the specification, the fields, armatures, etc. used in the double monopole machine according to the "specific invention" The term is also used in a dual-purpose machine that is a “related invention”. Incidentally, in JIS-C4004-1992 "General rules for rotating electric machines", the stator is "main stationary part of rotating machine", which is a concept including an outer box, a bearing, a field yoke, and the like. , "Rotator is a rotating part of a rotating machine." Since it is a concept that includes an armature shaft, a slip ring, etc., the terms stator and rotor are used instead of the field and armature, respectively. It could not be used.
【００４５】[0045]
【関連発明の実施例】実施例について、図面を参照しな
がら説明すると、図７、図８は、「特定発明」の一実施
例に係るものであるが、「特定発明」の実施例であると
同時に、「関連発明」の機械部分の概略構造図でもあ
る。図９は、図７および図８に示される兼用機の配線
図、図１０は、図８の他の実施例、すなわち、三相交流
用兼用機の概略断面構造図、図１１は、図１０に示され
る兼用機の配線図である。[Embodiment of Related Invention] An embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 and FIG. 8 relate to one embodiment of the “specific invention”, but it is an embodiment of the “specific invention”. At the same time, it is also a schematic structural diagram of the mechanical portion of the “related invention”. 9 is a wiring diagram of the dual-purpose machine shown in FIGS. 7 and 8, FIG. 10 is another embodiment of FIG. 8, that is, a schematic sectional structural view of the dual-purpose dual-purpose machine, and FIG. 11 is FIG. FIG. 3 is a wiring diagram of the dual-purpose machine shown in FIG.
【００４６】段落番号００４１に前記したように、図
７、図８の単極機には、４個の界磁端子１７０（ａ〜
ｄ。）および２個の電機子端子１７８（α、β。）が設
けられている。図９は、この図７、図８に示される、簡
略化された単極機の一実施例を兼用機に転用した場合の
配線図である。なお、図７、図８に示す単極機の一実施
例は、「特定発明」に係る〔発明が解決しようとする課
題〕として列挙した１）〜３）のうち、２）は解決して
おらず、「特定発明」の有力な一実施例というよりは、
プリミティブな構造であるがゆえに、「関連発明」と
「特定発明」との関連性を説明しやすい利点を有すると
ともに、「関連発明」の基本実施例の説明にも利用でき
る点に特長がある。ただし、図１〜図６に示される各実
施例を兼用機に転換した場合における配線は、図９、図
１１に示されるものと、ほぼ同一のものである。したが
って、後記する段落番号００４９、００５０、００５３
〜００５５における界磁鉄心１３０、２３０は界磁鉄心
２２に、図７、８、１０に示す界磁巻線１３２、２３２
は界磁巻線２８に、電機子鉄心１３８は電機子鉄心６
２、８２、１０４に、導体線１４２は導体線６６、８
６、１０８に、それぞれ読み替えることができる。As described above in paragraph 0041, the single pole machine of FIGS. 7 and 8 has four field terminals 170 (a ...
d. ) And two armature terminals 178 (α, β.) Are provided. FIG. 9 is a wiring diagram when one example of the simplified single pole machine shown in FIGS. 7 and 8 is used as a dual-purpose machine. It should be noted that the embodiment of the single pole machine shown in FIGS. 7 and 8 does not solve 2) out of 1) to 3) listed as [problems to be solved by the invention] according to the "specific invention". No, rather than an influential example of a "specific invention",
Since it has a primitive structure, it has an advantage that it is easy to explain the relation between the “related invention” and the “specified invention”, and is also useful in explaining the basic embodiment of the “related invention”. However, the wiring in the case where each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 6 is converted into a combined-use machine, the wiring is almost the same as that shown in FIGS. Therefore, paragraph numbers 0049, 0050, and 0053, which will be described later,
The field iron cores 130 and 230 in FIGS. 5 to 5 are arranged on the field iron core 22 and the field windings 132 and 232 shown in FIGS.
Is the field winding 28, and the armature core 138 is the armature core 6
2, 82, 104, the conductor wire 142 is the conductor wire 66, 8
6 and 108 can be read respectively.
【００４７】図９に示される兼用機の配線図は、大別し
て、電源および制御装置、単極機回路、誘導機回路、界
磁端子および電機子端子、切換器などから成っている。The wiring diagram of the dual-purpose machine shown in FIG. 9 is roughly divided into a power supply and control device, a unipolar machine circuit, an induction machine circuit, a field terminal and an armature terminal, and a switching device.
【００４８】まず、電源２００は、図９に示される直流
のほか、交流を電源として直流に整流されたもの、ある
いは交流をそのまま電源としてもよい。制御装置は、単
極機回路２０６においてはサイリスタチョッパ２０２、
誘導機回路２０８においてはインバータ２０４を用いて
いるが、現用される他の制御装置であってもよい。First, in addition to the direct current shown in FIG. 9, the power source 200 may be one that has been rectified to a direct current using an alternating current, or an alternating current may be used as it is. In the monopolar machine circuit 206, the control device is a thyristor chopper 202,
Although the inverter 204 is used in the induction machine circuit 208, it may be another control device currently in use.
【００４９】単極機回路２０６は、界磁端子１７０（ａ
〜ｄ。）および電機子端子１７８（α、β。）に接続
し、２つの界磁鉄心１３０、１３０はＮ極またはＳ極の
同極に励磁されている（なお、界磁端子１７０は、図９
においては８個あるように示されているが、単極機回路
側と誘導機回路側の界磁端子は同一物であって、界磁端
子１７０は、図７、図８に示されるように、４個から成
っている。）。単極機回路２０６を流れる電気が直流の
場合は、回路の途中に逆転スイッチ２１０が挿入されて
いる。交流の場合も、図示しない逆転スイッチ２１１を
挿入するものとする。The monopole machine circuit 206 includes a field terminal 170 (a
~ D. ) And the armature terminal 178 (α, β.), And the two field cores 130, 130 are excited to the same pole of N pole or S pole (note that the field terminal 170 is shown in FIG.
, The field terminals on the single pole machine circuit side and the induction machine circuit side are the same, and the field terminals 170 are as shown in FIGS. 7 and 8. It consists of four pieces. ). When the electricity flowing through the unipolar machine circuit 206 is direct current, a reversing switch 210 is inserted in the middle of the circuit. In the case of alternating current, the reverse switch 211 (not shown) is also inserted.
【００５０】誘導機回路２０８は、界磁端子１７０（ａ
〜ｄ。）のみに接続し、２つの界磁鉄心１３０、１３０
は、Ｎ極（Ｓ極）およびＳ極（Ｎ極）の異極に励磁さ
れ、２つの界磁鉄心１３０、１３０は回転磁界を形成し
ている。なお、誘導機回路２０８には、図示しない逆転
スイッチ２１２を設けるものとする。また、連絡環１５
６、周方向連絡線１６０およびスリップリング１６４な
どは、誘導機においては短絡環として機能する。The induction machine circuit 208 includes the field terminal 170 (a
~ D. ) And two field iron cores 130, 130
Is excited by different poles of N pole (S pole) and S pole (N pole), and the two field cores 130, 130 form a rotating magnetic field. The induction machine circuit 208 is provided with a reverse switch 212 (not shown). Also, the communication ring 15
6, the circumferential communication line 160, the slip ring 164, and the like function as a short-circuit ring in the induction machine.
【００５１】図９に示される符号２１４は、切換器であ
って、回路を単極機回路２０６または誘導機回路２０８
に切り換えるのに用いられる。また、同図に示されるよ
うに、単極機回路界磁スイッチ２１６（ａ〜ｄ。）、単
極機回路電機子スイッチ２１８（α、β。）、誘導機回
路界磁スイッチ２２０（ａ〜ｄ。）、ならびに単極機回
路スイッチ２２４および誘導機回路スイッチ２２６と切
換器２１４とは、たて方向の破線に示されるように連結
されており、連動して開閉する。Reference numeral 214 shown in FIG. 9 is a switch, which is a single pole machine circuit 206 or an induction machine circuit 208.
Used to switch to. Further, as shown in the figure, the single-pole machine circuit field switch 216 (ad), the single-pole machine circuit armature switch 218 (α, β), the induction machine circuit field switch 220 (a-). d.), the unipolar machine circuit switch 224, the induction machine circuit switch 226, and the switch 214 are connected as shown by the vertical dashed line, and open and close in conjunction with each other.
【００５２】誘導機として回転するときは、スリップリ
ング１６４とブラシ１７４とは摺動接触する必要はな
く、むしろ高速回転時には、磨耗や騒音の原因となるの
で、図７に示すように、電機子回路１７６の途中にブラ
シ引揚装置２２２を設け、スリップリングとブラシとが
接触しないようにすることもできる。このブラシ引揚装
置２２２の構造は、始動抵抗器を用いる誘導機の一始動
方式にみられるようなブラシ引揚装置の現用例に準ず
る。When rotating as an induction machine, it is not necessary for the slip ring 164 and the brush 174 to come into sliding contact with each other, and at the time of high speed rotation, wear and noise may be caused. Therefore, as shown in FIG. A brush lifting device 222 may be provided in the middle of the circuit 176 to prevent the slip ring and the brush from coming into contact with each other. The structure of the brush lifting device 222 conforms to the current example of the brush lifting device as found in one starting system of an induction machine using a starting resistor.
【００５３】図８および図９に示される実施例において
は、界磁鉄心１３０は２個、界磁端子１７０は４個であ
ったが、図示しない他の実施例においては、界磁鉄心１
３０は２の倍数個、界磁端子１７０は界磁鉄心と同数
個、またはその倍数個とすることもできる。In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, there are two field iron cores 130 and four field terminals 170, but in other embodiments not shown, the field iron core 1 is used.
30 may be a multiple of 2, and the field terminals 170 may be the same number as the field iron core or a multiple thereof.
【００５４】図８および図９に示される実施例において
は、界磁鉄心１３０は２個であり、また、図示されない
実施例においては２の倍数個であったが、他の実施例、
たとえば図１０、図１１に示される界磁鉄心２３０は３
個、また、図示されない実施例においては３の倍数個に
することもできる。界磁鉄心２３０が３または３の倍数
個の兼用機について誘導機として用いる際の電源は三相
交流となる。In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the number of the field iron cores 130 is two, and in the embodiment not shown, the number is a multiple of 2, but other embodiment,
For example, the field iron core 230 shown in FIGS.
Alternatively, the number may be a multiple of 3 in the embodiment not shown. When the field iron core 230 is used as an induction machine for a combined machine of 3 or a multiple of 3, the power source is a three-phase alternating current.
【００５５】図１０に示される実施例においては、界磁
鉄心２３０が３個あり、各々の界磁鉄心には界磁巻線２
３２が巻かれている。界磁端子２３４（ｅ〜ｊ。）は６
個あり、図１１に示されるように、これと接続する単極
機回路界磁スイッチ２３６および誘導機回路界磁スイッ
チ２３８も各々６個設けられている。電機子端子２４０
は２個あり、γおよびδの符号で示す。In the embodiment shown in FIG. 10, there are three field iron cores 230, and each of the field iron cores has the field winding 2.
32 is wound. The field terminal 234 (e to j.) Has 6
As shown in FIG. 11, six monopole machine circuit field switches 236 and six induction machine circuit field switches 238 are provided, which are connected thereto. Armature terminal 240
Are two and are indicated by the symbols γ and δ.
【００５６】図１１は、図１０に示される実施例の回路
図であるが、図９の回路図と異なる点は、逆転スイッチ
２４２の明示と、三相回路特有のＹ結線２４４である。
なお、Ｙ結線２４４は図示されない他の実施例にあって
は、Δ結線２４５であってもよい。FIG. 11 is a circuit diagram of the embodiment shown in FIG. 10, but the points different from the circuit diagram of FIG. 9 are the clarification of the reverse switch 242 and the Y connection 244 peculiar to the three-phase circuit.
The Y connection 244 may be a Δ connection 245 in another embodiment not shown.
【００５７】図１〜１０に示される各実施例において、
界磁鉄心２２、１３０、２３０は突極界磁、界磁巻線２
８、１３２、２３２は集中巻きであったが、図示されな
い実施例においては、各々、円筒界磁、分布巻きとする
ことができるものとする。In each of the embodiments shown in FIGS.
Field cores 22, 130, 230 are salient pole field, field winding 2
8, 132, and 232 are concentrated windings, but in the embodiment not shown, cylindrical field winding and distributed winding can be used.
【００５８】スロット６４、８４、１０６、１４０は、
電機子軸と平行して設けられたもののほか、軸に対して
ねじれた斜めスロットであってもよい。The slots 64, 84, 106, 140 are
Besides the one provided in parallel with the armature axis, an oblique slot twisted with respect to the axis may be used.
【００５９】[0059]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
【００６０】まず、「特定発明」である２連単極機につ
いては、Ｎ極界磁とＳ極界磁とからなる２組の界磁を有
し、磁気回路の構成が整流子機と同様に強固であり、現
用機に対し磁束が強い。First, the double monopole machine, which is a "specific invention", has two sets of field magnets, which are an N-pole field magnet and an S-pole field magnet, and has a magnetic circuit configuration similar to that of a commutator machine. It is strong and has a strong magnetic flux compared to the current machine.
【００６１】電機子鉄心の端面に作用する磁束の大半は
径方向連絡線に力を及ぼさないから、現用機と比べ、逆
向きの回転トルクの発生は少ない。Most of the magnetic flux acting on the end surface of the armature core does not exert a force on the radial direction connecting line, so that a reverse rotational torque is less generated than in the current machine.
【００６２】エアギャップは、現用機と比べ小さく、前
記したように強固な磁気回路と併せて、漏れ磁束が少な
い。The air gap is smaller than that of the current machine, and the leakage magnetic flux is small in combination with the strong magnetic circuit as described above.
【００６３】電機子鉄心にスロットを設け、その中に導
体線を収容する構成とし、さらに、その導体線を電機子
鉄心に複数回、巻き付けることにより、現用される１層
の導体円筒を用いるものより、小型化が可能となる。A structure in which a slot is provided in an armature core, a conductor wire is accommodated in the slot, and the conductor wire is wound around the armature core a plurality of times to use a one-layer conductor cylinder currently in use. As a result, the size can be reduced.
【００６４】以上を総合すれば、本発明の２連単極機
は、現用単極機と比べ、磁束が強く、漏れ磁束が少な
く、逆向きトルクが少なく、小型化が可能であることに
より、回転トルクが高く、且つ効率が高いので、構造的
に整流子という弱点をもつ直流整流子機より優れた直流
回転機となる。従来、交流回転機には、主として誘導機
が、交直両用機には整流子機が、各々用いられてきた
が、本発明に係る２連単極機は、誘導機にみられる始動
電流が大きいにもかかわらず始動トルクが小さいなどの
欠点、整流子機にみられるブラシおよび整流子の保守の
困難といった欠点、現用単極機にみられる前記した多く
の欠点を、各々克服しており、誘導機に代わって交流汎
用機に、また、整流子機に代わって交直両用汎用機また
は直流汎用機（永久磁石を用いるものを含む。）となる
ことができる。この場合、特に小型機においては、イン
バータやサイリスタチョッパなど高価な制御機器を用い
ない、安価な現用される制御方式が採られることが望ま
しい。In summary, the double monopole machine of the present invention has stronger magnetic flux, less leakage flux, less reverse torque, and can be miniaturized as compared with the current single pole machine. Since the rotating torque is high and the efficiency is high, the DC rotating machine is superior to the DC commutator machine, which structurally has a weak point of a commutator. Conventionally, an induction machine has been mainly used for an AC rotary machine, and a commutator machine has been used for an AC / DC machine. However, the two-pole single-pole machine according to the present invention has a large starting current found in the induction machine. Nevertheless, it overcomes the drawbacks such as small starting torque, the difficulty of brush and commutator maintenance found in commutator machines, and the above-mentioned many drawbacks found in current single pole machines. Instead of the machine, an AC general-purpose machine, and instead of the commutator machine, an AC / DC general-purpose machine or a DC general-purpose machine (including one using a permanent magnet) can be used. In this case, it is desirable to adopt an inexpensive control system that is currently in use, without using expensive control devices such as an inverter and a thyristor chopper, especially in a small machine.
【００６５】次に、「関連発明」である単極機誘導機兼
用回転機は、前記した電機子鉄心にスロットを設け、そ
の中に導体線を収容する構成が、誘導機と共通すること
にもとづくもので、単極機のスリップリングは誘導機の
短絡環に変じ、配線を切り替えることで、両機の兼用機
となる。そのことにより、単極機の高い始動トルクと、
誘導機の超高速回転の両者の長所を併せもつ回転機とす
ることが可能となり、現用回転機と比べ、汎用性および
実用性が高い回転機を得ることができる。Next, the rotating machine which also functions as a single pole machine induction machine, which is a "related invention", has a structure in which a slot is provided in the armature core and a conductor wire is housed in the slot, which is common to the induction machine. Based on this, the slip ring of the unipolar machine is transformed into a short circuit ring of the induction machine, and by switching the wiring, it becomes a dual-purpose machine for both machines. As a result, the high starting torque of the single pole machine,
It becomes possible to make a rotating machine having both advantages of the super-high speed rotation of the induction machine, and it is possible to obtain a rotating machine having higher versatility and practicality than the currently used rotating machine.
【図１】２連単極機の基本実施例の軸方向の縦断面図で
ある。FIG. 1 is a longitudinal sectional view in the axial direction of a basic embodiment of a double monopole machine.
【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う回転子の側面図
である。2 is a side view of the rotor taken along the line II-II shown in FIG. 1. FIG.
【図３】回転子の他の実施例の側面図である。FIG. 3 is a side view of another embodiment of the rotor.
【図４】回転子の他の実施例の側面図である。FIG. 4 is a side view of another embodiment of the rotor.
【図５】回転子の他の実施例の軸方向の縦断面図であ
る。FIG. 5 is an axial longitudinal sectional view of another embodiment of the rotor.
【図６】図５に示す線ＶＩ−ＶＩに沿う径方向の縦断面
図である。6 is a vertical cross-sectional view in the radial direction taken along line VI-VI shown in FIG.
【図７】他の実施例である単極機の軸方向の概念図であ
る。FIG. 7 is a conceptual diagram in the axial direction of a monopolar machine that is another embodiment.
【図８】同実施例の径方向の概念図である。FIG. 8 is a conceptual diagram in the radial direction of the embodiment.
【図９】同実施例を誘導機との兼用機とした場合の配線
図である。FIG. 9 is a wiring diagram when the same embodiment is used also as an induction machine.
【図１０】兼用機の他の実施例の径方向の概念図であ
る。FIG. 10 is a radial conceptual view of another embodiment of the combined-use machine.
【図１１】同実施例の配線図である。FIG. 11 is a wiring diagram of the embodiment.
１０ 直流電源 １２ サイリスタチョッパ １４ 逆転スイッチ １６ 界磁回路 １８ 電機子回路 ２０ 外箱 ２２ 界磁鉄心 ２４ 突極界磁 ２６ 界磁継鉄 ２８ 界磁巻線 ３０ 軸受 ３２ ブラシ ３６ 電機子鉄心 ３８ 導体円筒 ４０、４０ａ〜４０ｄ 径方向連絡線 ４２、４２ａ・４２ｂ 軸内線 ４４ 電機子継鉄 ４６ 電機子軸 ４８ スリップリング ５０ 空隙 ５２ 連絡環 ５４ 挿通孔 ５６ 磁気回路 ５８ エアギャップ ６２ 電機子鉄心 ６４ スロット ６６ 導体線 ６８ 径方向連絡線 ７０ 軸内線 ７２ 電機子軸 ７４ 連絡環 ７６ 挿通孔 ７８ 電機子継鉄 ８２ 電機子鉄心 ８４ スロット ８６ 導体線 ８８ 周方向連絡線 ９０ 径方向連絡線 ９２ 電機子継鉄 ９４ 軸内線 ９６ 電機子軸 ９８ 連絡環 １００ 挿通孔 １０４ 電機子鉄心 １０６ スロット １０８ 導体線 １１０ 径方向連絡線 １１２ 連絡環 １１４ 戻り線 １１６ 周方向連絡線 １１８ 軸内線 １２０ 挿通孔 １２２ 電機子継鉄 １２６ 外箱 １２８ 界磁継鉄 １３０ 界磁鉄心 １３２ 界磁巻線 １３４ 電機子軸 １３６ 軸受 １３８ 電機子鉄心 １３９ 電機子鉄心 １４０ スロット １４２ 導体線 １４３ 導体円筒 １４４ 電機子継鉄 １４６ 磁気回路 １４８ エアギャップ １５０ 径方向連絡線 １５２ 空隙 １５４ 軸内線 １５６ 連絡環 １５８ 挿通孔 １６０ 周方向連絡線 １６２ 戻り線 １６４ スリップリング １６６ 軸方向連絡線 １６８ 界磁回路 １７０ 界磁端子 １７２ 電源 １７４ ブラシ １７６ 電機子回路 １７８ 電機子端子 ２００ 電源 ２０２ サイリスタチョッパ ２０４ インバータ ２０６ 単極機回路 ２０８ 誘導機回路 ２１０ 逆転スイッチ ２１１ 逆転スイッチ ２１２ 逆転スイッチ ２１４ 切換器 ２１６ 単極機回路界磁スイッチ ２１８ 単極機回路電機子スイッチ ２２０ 誘導機回路界磁スイッチ ２２２ ブラシ引揚装置 ２２４ 単極機回路スイッチ ２２６ 誘導機回路スイッチ ２３０ 界磁鉄心 ２３２ 界磁巻線 ２３４ 界磁端子 ２３６ 単極機回路界磁スイッチ ２３８ 誘導機回路界磁スイッチ ２４０ 電機子端子 ２４２ 逆転スイッチ ２４４ Ｙ結線 ２４５ Δ結線 10 DC power supply 12 Thyristor chopper 14 Reversing switch 16 Field circuit 18 Armature circuit 20 Outer box 22 Field iron core 24 Salient pole field 26 Field magnet relay 28 Field winding 30 Bearing 32 Brush 36 Armature iron core 38 Conductor cylinder 40, 40a to 40d Radial direction communication line 42, 42a / 42b Shaft extension line 44 Armature yoke 46 Armature shaft 48 Slip ring 50 Air gap 52 Communication ring 54 Insertion hole 56 Magnetic circuit 58 Air gap 62 Armature iron core 64 Slot 66 Conductor Wire 68 Radial direction communication line 70 Shaft inner line 72 Armature shaft 74 Communication ring 76 Insertion hole 78 Armature yoke 82 Armature iron core 84 Slot 86 Conductor wire 88 Circumferential communication line 90 Radial communication line 92 Armature yoke 94 axis Extension 96 Armature shaft 98 Connecting ring 100 Insertion hole 104 Armature iron core 106 Slot 108 Conductor Body line 110 Radial direction communication line 112 Communication ring 114 Return line 116 Circumferential communication line 118 Axis extension line 120 Insertion hole 122 Armature yoke 126 Outer box 128 Field yoke 130 Field iron core 132 Field winding 134 Armature shaft 136 bearing 138 armature iron core 139 armature iron core 140 slot 142 conductor wire 143 conductor cylinder 144 armature yoke 146 magnetic circuit 148 air gap 150 radial communication line 152 air gap 154 shaft extension 156 communication ring 158 insertion hole 160 circumferential communication line 162 Return line 164 Slip ring 166 Axial communication line 168 Field circuit 170 Field terminal 172 Power source 174 Brush 176 Armature circuit 178 Armature terminal 200 Power source 202 Thyristor chopper 204 Inverter 206 Single pole machine circuit 208 Induction machine circuit 210 Reverse rotation switch H 211 Reversing switch 212 Reversing switch 214 Switching device 216 Single pole machine circuit field switch 218 Single pole machine circuit armature switch 220 Induction machine circuit field switch 222 Brush lifting device 224 Single pole machine circuit switch 226 Induction machine circuit switch 230 field Magnet core 232 Field winding 234 Field terminal 236 Single pole machine circuit field switch 238 Induction machine circuit field switch 240 Armature terminal 242 Reverse switch 244 Y connection 245 Δ connection
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12745295AJPH08308200A (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Rotary machine serving as tandem homopolar machine and homopolar machine-induction machine |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12745295AJPH08308200A (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Rotary machine serving as tandem homopolar machine and homopolar machine-induction machine |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08308200Atrue JPH08308200A (en) | 1996-11-22 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12745295APendingJPH08308200A (en) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | Rotary machine serving as tandem homopolar machine and homopolar machine-induction machine |
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|---|---|
| JP (1) | JPH08308200A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006280169A (en)* | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Denso Corp | Tandem rotating electric machine |
| WO2016138159A1 (en)* | 2015-02-24 | 2016-09-01 | Infinirel Corporation | Homopolar energy conversion machine |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006280169A (en)* | 2005-03-30 | 2006-10-12 | Denso Corp | Tandem rotating electric machine |
| WO2016138159A1 (en)* | 2015-02-24 | 2016-09-01 | Infinirel Corporation | Homopolar energy conversion machine |
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