JP2000175498A - 電動機装置 - Google Patents

電動機装置

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JP2000175498A
JP2000175498A JP10348458A JP34845898A JP2000175498A JP 2000175498 A JP2000175498 A JP 2000175498A JP 10348458 A JP10348458 A JP 10348458A JP 34845898 A JP34845898 A JP 34845898A JP 2000175498 A JP2000175498 A JP 2000175498A
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motor
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rotation
power
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Takayuki Ishii
孝幸 石井
Hisanori Shibata
久典 柴田
Hisashi Kera
尚志 計良
Yoshinobu Nakamura
嘉伸 中村
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Original Assignee
Toshiba Corp
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  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動機装置の補助機能手段を機能させるため
の専用の電源が、高価な調整手段を要せずに得られるよ
うにする。 【解決手段】 主たる電源11により運転される電動機
13に対し、その電動機13の回転を利用して発電を行
う発電機14(発電手段)を設け、この発電機14によ
り得られた電力を直流電源回路15(調整手段)により
調整して、その電力を補助機能手段16に供給すること
により、この補助機能手段16を作動させるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機のほかに、
補助機能手段を有する電動機装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、電動機を用いた様々な産業シ
ステムがあるが、そのいずれも、電動機単体で構成され
るものではなく、相手機械(負荷)や、制御機器、表示
機器等が付随し、システムとして構成される。従って、
それらに使用される電源も、個々に必要となる。
【0003】この場合、一次電源としては、AC100
〔V〕や、200〔V〕、あるいは400〔V〕といっ
た商用電源が用いられ、主たる仕事をなす電動機にはそ
れが使用されるが、補助機能手段である表示機器等に
は、トランス等で降圧し、更に整流し、スイッチング調
整などして得られる専用の低圧直流電源が一般的に使用
される。特に、複雑、高度な表示をするものでは、専用
の低圧直流電源が不可欠である。
【0004】しかし、主として電動機と相手機械のみで
構成され、表示する対象が電動機の状態に留まる程度の
ものでは、そのための、専用電源を商用電源から降圧し
て作り出すコストは、システムコストを圧迫することに
なり得る。
【0005】図9にその例を示す。このものは、商用電
源1に接続されたインバータ等の可変速ドライバ2によ
り運転される電動機3の回転数表示を行うものにおい
て、電動機3に取付けられた回転センサ4により電動機
3の回転を検知して電気信号に変換し、回転数表示器5
がその電気信号を受けて回転数表示を行う構成である。
この場合、回転数表示器5は、それを作動させるための
電源(多くの場合、直流)が別途必要であり、この電源
を作り出すために、商用電源1から降圧、整流、及び定
電圧化する直流電源回路6を用意することになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、電動機
3に小規模な機能構成を付加した装置においても、その
ための電源を作り出す直流電源回路6には、商用電源1
から規定電圧まで大きく降圧して専用の電源を作り出す
ものが必要であり、そのためにトランス、スイッチング
素子には降圧能力の大きいものが要求されて、調整手段
としての直流電源回路6が高価なものとなり、装置全体
のコストアップにつながっていた。
【0007】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、従ってその目的は、主として、補助機能手段を
機能させるための専用の電源が、高価な調整手段を要せ
ずに得られて、装置全体のコストダウンができる電動機
装置を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電動機装置は、主たる電源により運転され
る電動機と、この電動機の回転を利用して発電を行う発
電手段と、この発電手段により得られた電力を調整する
調整手段とを具備すると共に、それらの手段により得ら
れた電力により作動される補助機能手段を具備すること
を特徴とする。
【0009】このものによれば、主たる仕事をなす電動
機の回転を利用して補助機能手段のための専用の電源を
作り出し、補助機能手段を機能させることができる。こ
の場合、電動機の回転を利用して発電を行う発電手段の
出力電圧は、設定により商用電源に比して小さくできる
から、その電力を調整する調整手段にも、降圧能力の大
きいものは必要なく、その降圧能力の小さい、安価なも
ので用をなすことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施例につ
き、図1を参照して説明する。図1は可変速システムを
採用した電動機装置を示している。この図1において、
電源11は、主たる電源であり、この場合、例えば三相
200〔V〕以上の商用電源である。この商用電源11
には、可変速ドライバ12を接続しており、更に可変速
ドライバ12には電動機13を接続している。この電動
機13は例えば三相誘導電動機で、図示しない負荷を駆
動する、主たる仕事をなすものである。
【0011】上記可変速ドライバ12は、商用電源11
の供給を受けて作動し、電動機13を可変速運転させる
運転制御手段たるもので、電動機13が誘導電動機であ
るこの場合、例えば汎用のインバータであり、そのほ
か、安価な一次電圧制御器等でもあり得る。電動機13
には、発電手段、この場合、単相の発電機14を、電動
機13の回転軸13aと発電機14の回転軸14aとで
直結している。この発電機14は、電動機13が回転す
ると、同様に回転し、回転速度に応じた交流電圧Eを発
生し、出力する。
【0012】発電機14には直流電源回路15を接続し
ており、この直流電源回路15は発電機14の出力を受
けて、それを調整する調整手段と機能するもので、具体
的には、発電機14の出力を降圧し整流するようになっ
ており、トランスや、整流回路、スイッチングレギュレ
ータ、低電圧回路等(いずれも図示せず)を有してい
る。
【0013】この直流電源回路15には補助機能手段1
6を接続している。この補助機能手段16は、例えば電
動機11の回転数を表示する回転数表示器であり、上述
の直流電源回路15の出力はこの補助機能手段16を作
動させるのに適した低圧直流の電源を作り出し、それを
補助機能手段16に供給するものである。
【0014】従って、上記構成のものの場合、補助機能
手段16には、主たる仕事をなす電動機13の回転に基
づき、発電機14で発生して直流電源回路15で調整さ
れた電源が供給されるもので、それにより、補助機能手
段16が作動、この場合、電動機11の回転数を表示す
る。
【0015】この結果、本構成のものでは、補助機能手
段16に商用電源11から電源を供給することが不要と
なり、又、電動機13の回転を利用して発電を行う発電
機14の出力電圧は、設定により商用電源11に比して
かなり小さくできるから、その電力を調整する直流電源
回路15にも、降圧能力の大きいものは必要なく、その
降圧能力の小さい、安価なもので用をなすことができる
ものであり、もって、装置全体のコストダウンも所望に
できる。なお、上記構成では、電動機13に発電機14
を直結したが、これらはギヤ、プーリ等を介して連結
し、回転を減速して伝達するようにしても良い。又、発
電機14の出力は単相には限られず、多相であっても良
い。
【0016】以上に対して、図2ないし図8は本発明の
第2ないし第8実施例を示すもので、それぞれ、第1実
施例と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略
し、異なる部分についてのみ述べる。
【0017】[第2実施例]図2に示す第2実施例にお
いては、電動機13の回転軸13aの反負荷側(図中右
側)部を、フレーム13b外に延長突出させて、その突
出端部に磁性体である永久磁石21を取付けている。こ
の永久磁石21はN極とS極とを周方向に交互に配置し
て成るもので、その外周囲にコイル22を補助フレーム
23により囲って配設しており、それら永久磁石21と
コイル22とで前述の発電機14に代わる発電手段24
を構成している。なお、電動機13の回転軸13aには
回転子13cを取付けており、その外周囲には固定子1
3dを配設している。
【0018】電動機13は、周知のように、交流電源が
印加されることで、固定子13d及び回転子13cの作
用で回転し、この回転に伴い、回転軸13aに取付けた
永久磁石21も同期して回転し、その磁極位置が変化す
る。この永久磁石21の磁極位置の回転変化により付近
に回転磁界が生じ、その磁束変化に応じてコイル22の
端子には、磁束の変化率とコイルの巻線仕様によって決
定される交流電圧Eが誘起され、これが直流電源回路1
5に出力される。
【0019】従って、このものでも、第1実施例同様の
作用効果が得られるもので、そのほか、発電手段24を
電動機13と一体に構成できることにより、装置全体の
小形化ができる。
【0020】[第3実施例]図3に示す第3実施例にお
いては、電動機31に、前述の誘導電動機13に代わ
る、永久磁石形電動機を使用しており、これの固定子3
1aと対応する回転子31bには磁性体である永久磁石
32を埋設している。又、その回転子31bは永久磁石
32と共に、固定子31aより軸方向に長く形成してお
り、その延長部分の外周囲にコイル33を配設して、発
電手段34を構成している。
【0021】このものでは、電動機31が、周知のよう
に、回転子31bに埋設した永久磁石32と、固定子3
1aが作る回転磁界との作用により回転する。このと
き、回転子31bの回転に伴って回転した永久磁石32
の磁極位置の変化に応じて、コイル33の端子に交流電
圧Eが誘起され、これが直流電源回路15に出力され
る。
【0022】従って、このものでも、第1実施例同様の
作用効果が得られるもので、そのほか、永久磁石形電動
機31の回転子31bに使用する永久磁石32を利用し
て補助機能手段16を作動させるための発電ができるの
で、発電手段34部分の一層の小形化ができ、装置全体
の小形化を促進できる。
【0023】[第4実施例]図4に示す第4実施例にお
いては、電動機41に、上述の電動機31同様の永久磁
石形電動機を使用しており、従って、これの固定子41
aと対応する回転子41bにも磁性体である永久磁石4
2を埋設している。又、その回転子41bの軸方向端面
に対向してフレーム41c内には回路基板43を配設固
定している。しかして、この回路基板43には、上記回
転子41bの永久磁石42の回転軌跡に対向して、平面
コイル44を実装配設し、発電手段45を構成してい
る。
【0024】更に、この場合、回路基板43の上記平面
コイル44を配設した側とは反対側の面には、前述の直
流電源回路15同様の直流電源回路46を構成する各種
電気・電子部品46aを実装配設している。
【0025】このものでは、電動機41が、前述の電動
機31同様に、回転子41bに埋設した永久磁石42
と、固定子41aが作る回転磁界との作用により回転す
るとき、回転子41bの回転に伴って回転した永久磁石
42の磁極位置の変化に応じて、平面コイル44の端子
に交流電圧が誘起され、これが直流電源回路46に出力
される。
【0026】従って、このものでも、第1実施例同様の
作用効果が得られるもので、そのほか、発電手段45の
コイル44を簡素化することができる。又、回路基板4
3には、直流電源回路46を構成する各種電気・電子部
品46aをも実装配設できるので、発電手段45から直
流電源回路46へ電力を供給する回路も、回路基板43
の回路パターンで容易に構成することができる。更に、
回路基板43には、他の必要な回路を設けることもでき
る。たゞし、回路基板43には、発電手段45のコイル
44を設けているだけでも良い。又、この場合、永久磁
石42は、電動機41の回転軸41dに、回転子41b
とは別個に設けていても良い。
【0027】[第5実施例]図5に示す第5実施例にお
いては、電動機51に、前述の電動機13同様の誘導電
動機を使用し、この電動機51の回転軸51aに、フレ
ーム51b内に位置して発電手段である発電機52を連
結している。又、フレーム51b内には、前述の直流電
源回路15同様の直流電源回路53をも配設していて、
これに電動機51の回転に伴い発電機52で発生した電
力を供給するようにしている。
【0028】そして、この場合、フレーム51b外に
は、前述の補助機能手段16に代わる補助機能手段とし
て、電動ファン54を配設している。この電動ファン5
4は、電動機54aと、これにより回転駆動される軸流
送風羽根54bとから成るもので、その電動機54a
が、上記発電機52で発生し直流電源回路53で調整さ
れた電力を供給されることにより、送風羽根54bを回
転駆動して電動機13を冷却する風を生成するようにな
っている。
【0029】このものでは、電動機51の回転軸51a
に送風羽根を直結したものと違って、電動機51の冷却
が、電動機51とは別の電動機54aを駆動源とする電
動ファン54によりなされるから、例えば、電動機51
の低速回転運転でも、冷却能力を高くして電動機51の
過熱を防止するとか、あるいは、反対に電動機51の高
速回転運転でも、必要な冷却能力が得られていれば、送
風羽根54bの回転速度を低めて騒音の発生を抑制する
など、電動機51の運転の状況とは違った独自の冷却運
転ができる。
【0030】しかも、電動ファン54が電動機51とは
別の電動機54aを駆動源とするといっても、その電力
は電動機51の回転をもとにした発電機52の作動によ
って得られるものであり、別の商用電源11から電動フ
ァン54作動用の電力を得る場合と違って、それらの運
転、停止を同期させるのに、別のオンオフ制御等を必要
としないから、それだけ装置を簡素にできる。なお、こ
の場合、発電手段としては、発電機52に限られず、第
2ないし第4実施例の発電手段24,34,45を採用
しても良い。
【0031】[第6実施例]図6に示す第6実施例にお
いては、上述の電動機51、発電機52、及び直流電源
回路53を使用するものにおいて、フレーム51b外
に、前述の補助機能手段16に代わる補助機能手段とし
て、発光体である発光ダイオード61を有する表示回路
62を配設している。
【0032】この場合、電動機51の回転が増せば、発
電機52から直流電源回路53を経て出力される電圧も
高くなるものであり、それに伴って、表示回路62にお
いては発光ダイオード61が輝度を増し、電動機51の
回転の高低度をその輝度により表示する。従って、この
ものの場合、表示のための電源を特別に要することなく
電動機51の回転の表示ができ、しかも、電動機51
の、給電を停止した後の、外力(負荷など)による回転
や、惰性回転など、回転の継続状態の表示も行うことが
できる。なお、この場合も、発電手段としては、発電機
52に限られず、第2ないし第4実施例の発電手段2
4,34,45を採用しても良い。又、発光ダイオード
61で例示した発光体は、ランプに換えても良い。
【0033】[第7実施例]図7に示す第7実施例にお
いては、電動機71に、永久磁石形同期電動機を使用し
ており、従って、これの固定子71aと対応する回転子
71bには磁性体である永久磁石72を埋設している。
又、それに対応して、フレーム71c内には、前述の補
助機能手段16に代わる補助機能手段として、回転子7
1bの回転位置を検知する回転位置センサ、例えばホー
ル素子73を実装配設した回路基板74と、前述の発電
機52、及び直流電源回路53を配設しており、ホール
素子73の検知信号は、絶縁形信号伝達手段例えばフォ
トカプラ75により可変速ドライバ12に伝えるように
している。
【0034】このものの場合、電動機71は永久磁石形
同期電動機であるから、これを運転するためには、回転
子71bの回転位置を可変速ドライバ12に伝える必要
がある。この回転子71bの回転位置を検知するものと
して、上述のホール素子73を用いた簡易的な位置検知
方法を採用しているものであり、このものの、可変速ド
ライバ12に対する検知信号の伝達手段がフォトカプラ
75(絶縁形信号伝達手段)である。
【0035】このため、ホール素子73側にも可変速ド
ライバ12側とは別個の独立した電源が必要であり、こ
の電源を電動機71から発電機52及び直流電源回路5
3を介して得るようにしている。かくして、一般的に行
われている、ホール素子73用に可変速ドライバ12側
で別電源を作製し、それをホール素子73に供給する構
成が必要なく、装置の簡素化ができる。なお、この場合
も、発電手段としては、発電機52に限られず、第2な
いし第4実施例の発電手段24,34,45を採用して
も良い。
【0036】[第8実施例]図8に示す第8実施例にお
いては、第5実施例の電動機51、発電機52、及び直
流電源回路53を使用するものにおいて、フレーム51
b外に、前述の補助機能手段16に代わる補助機能手段
として、回転数表示器81を配設している。この回転数
表示器81は、電動機51の回転を図示しないレゾルバ
やエンコーダといった回転センサにより検知して、電気
信号に変換することにより、例えば7セグメント数桁分
のデジタル表示部81aにより数字表示するものであ
り、そのための電力を、電動機51から発電機52及び
直流電源回路53を介して得るようにしている。
【0037】このものでは、回転数表示器81による電
動機51の回転数表示のための電源を特別に要すること
なく、電動機51の回転数の表示ができる。なお、この
場合も、発電手段としては、発電機52に限られず、第
2ないし第4実施例の発電手段24,34,45を採用
しても良い。このほか、本発明は上記し且つ図面に示し
た実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱し
ない範囲内で適宜変更して実施し得る。
【0038】
【発明の効果】本発明は以上説明したとおりのもので、
下記の効果を奏する。請求項1の電動機装置によれば、
主たる仕事をなす電動機の回転を利用して補助機能手段
のための専用の電源を作り出し、補助機能手段を作動さ
せ得るから、その補助機能手段を機能させるための専用
の電源が、高価な調整手段を要せずに得られて、装置全
体のコストダウンができる。
【0039】請求項2の電動機装置によれば、補助機能
手段を作動させるための発電手段を電動機と一体に構成
できて、装置全体の小形化ができる。請求項3の電動機
装置によれば、永久磁石形電動機の回転子に使用する永
久磁石を利用して補助機能手段を作動させるための発電
ができるので、発電手段部分の一層の小形化ができて、
装置全体の小形化を促進できる。
【0040】請求項4の電動機装置によれば、補助機能
手段を作動させるための発電手段のコイルを簡素化する
ことができる。請求項5の電動機装置によれば、電動機
の運転の状況とは違った電動ファン独自の冷却運転を、
別のオンオフ制御等を必要とすることなく電動機と同期
させて行い得、装置の簡素化ができる。
【0041】請求項6の電動機装置によれば、電動機の
回転の表示のための電源を特別に要することなくその表
示ができ、しかも、電動機の、給電を停止した後の、外
力による回転や、惰性回転など、回転の継続状態の表示
も行うことができる。請求項7の電動機装置によれば、
電動機の回転位置の検知が、電動機の運転制御をする側
で別電源を作製する必要なくできて、装置の簡素化がで
きる。請求項8の電動機装置によれば、回転数表示器に
よる電動機の回転数表示のための電源を特別に要するこ
となく、その回転数表示器による電動機の回転数表示が
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す概略構成図
【図2】本発明の第2実施例を示す図1相当図(a)と
永久磁石の背面図(b)
【図3】本発明の第3実施例を示す図1相当図(a)と
回転子の背面図(b)
【図4】本発明の第4実施例を示す図1相当図(a)と
回路基板の正面図(b)
【図5】本発明の第5実施例を示す図1相当図
【図6】本発明の第6実施例を示す図1相当図
【図7】本発明の第7実施例を示す図1相当図
【図8】本発明の第8実施例を示す図1相当図
【図9】従来例を示す図1相当図
【符号の説明】
11は商用電源(主たる電源)、12は可変速ドライ
バ、13は電動機、14は発電機(発電手段)、15は
直流電源回路(調整手段)、16は補助機能手段、21
は永久磁石(磁性体)、22はコイル、24は発電手
段、31は電動機、31bは回転子、32は永久磁石
(磁性体)、33はコイル、34は発電手段、41は電
動機、42は永久磁石(磁性体)、43は回路基板、4
4は平面コイル、45は発電手段、46は直流電源回路
(調整手段)、51は電動機、52は発電機(発電手
段)、53は直流電源回路(調整手段)、54は電動フ
ァン、61は発光ダイオード(発光体)、71は電動
機、72は永久磁石(磁性体)、73はホール素子(回
転位置センサ)、81は回転数表示器を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 計良 尚志 三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地 株 式会社東芝三重工場内 (72)発明者 中村 嘉伸 三重県三重郡朝日町大字繩生2121番地 株 式会社東芝三重工場内 Fターム(参考) 5H590 AA00 AA03 AA04 AA06 CA16 CB01 CB10 CC01 CC02 CC18 CC22 CC23 CC26 CC31 CD01 CD03 CE10 EB02 EB11 FC27 HA11 HA27 HB14 KK02 5H607 AA11 AA12 BB01 BB02 BB06 BB07 BB14 BB26 CC01 DD01 DD02 DD03 DD19 EE28 EE31 FF21 FF36

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主たる電源により運転される電動機と、 この電動機の回転を利用して発電を行う発電手段と、 この発電手段により得られた電力を調整する調整手段と
    を具備すると共に、 それらの手段により得られた電力により作動される補助
    機能手段を具備することを特徴とする電動機装置。
  2. 【請求項2】 発電手段が、電動機の回転により磁極位
    置が変化する磁性体と、この磁性体の磁極位置の変化に
    応じて電圧を誘起するコイルとから成ることを特徴とす
    る請求項1記載の電動機装置。
  3. 【請求項3】 電動機が回転子に永久磁石を使用したも
    のであって、その永久磁石を発電手段の磁性体として使
    用するようにしたことを特徴とする請求項2記載の電動
    機装置。
  4. 【請求項4】 発電手段のコイルが、回路基板に配設し
    た平面コイルから成ることを特徴とする請求項2又は3
    記載の電動機装置。
  5. 【請求項5】 補助機能手段が、電動機を冷却する電動
    ファンであることを特徴とする請求項1ないし4のいず
    れかに記載の電動機装置。
  6. 【請求項6】 補助機能手段が、電動機の回転を表示す
    る発光体であることを特徴とする請求項1ないし4のい
    ずれかに記載の電動機装置。
  7. 【請求項7】 補助機能手段が、電動機の回転位置を検
    知する回転位置センサであることを特徴とする請求項1
    ないし4のいずれかに記載の電動機装置。
  8. 【請求項8】 補助機能手段が、電動機の回転数を表示
    する回転数表示器であることを特徴とする請求項1ない
    し4のいずれかに記載の電動機装置。
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