JP3672530B2 - 永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステム - Google Patents

永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステム Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステムに係り、さらに詳細には両側式永久磁石励磁同期型電動機部分と非接触電源供給装置を一つに結合させて線形電動機と移動子に非接触の電源供給が可能にしたシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、線形電動機の移動部分で電源が必要である場合ケーブル（ｃａｂｌｅ）やバスバー（ｂｕｓ ｂａｒ）で接触式電源供給をしている。
【０００３】
例えば、クレインの電源は、ケーブルを巻いたり解いて電源を受けて、リニアモーターカー或いは電気鉄道車両はバスバー或いは集電装置（ｃｕｒｒｅｎｔ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）によって電気供給を受けている。
【０００４】
ところで、移動部分（移動子）にケーブルまたはバスバーで接触式電源供給をすることは構造的に複雑なだけでなく摩擦による故障が発生しやすい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記した従来の問題点を解決するために案出されたことであって、両側式永久磁石線形同期電動機推進システムをそのまま利用しながら移動子に非接触の電源供給を行うことができるようにした永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステムを提供することにその目的がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するために本発明の望ましい実施例による永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステムは、線形推進力を発生させる両側式永久磁石励磁同期型電動機；及び前記両側式永久磁石励磁同期型電動機から機械的接触なしに電気エネルギーの提供を受ける非接触電源供給手段を備えて、
前記両側式永久磁石励磁同期型電動機は、一側に長手方向に空隙が形成される固定子鉄心；前記固定子鉄心に移動磁界を発生させる固定子電動機巻線；前記固定子鉄心の両側を各々長手方向に包む固定子変圧器巻線；及び前記固定子鉄心の空隙に沿って長手方向に移動する電動機移動子を備え、
前記非接触電源供給手段は、変圧器２次鉄心に該当する鉄心；及びその鉄心を巻いている変圧器２次巻線に該当する巻線を備えて、
前記非接触電源供給手段の鉄心及び巻線は前記空隙に沿って長手方向に移動することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例による永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステムに対して添付された図面を参照して説明すると次のようである。
【０００８】
図１は、本発明の実施例による永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステムの全体構成図であって、本発明の実施例によるシステムは線形推進力を発生させる両側式永久磁石励磁同期型電動機；及び移動する部分に必要な電気エネルギーを前記両側式永久磁石励磁同期型電動機の空隙を通して機械的接触なしに提供を受ける非接触電源供給装置で構成される。
【０００９】
前記両側式永久磁石励磁同期型電動機は固定子電動機巻線５、固定子変圧器巻線６、固定子鉄心７及び電動機移動子２で構成される。前記電動機移動子２は電動機永久磁石８及び電動機鉄心９各２個と非磁性体１０で構成される。各電動機永久磁石８はその非磁性体１０をはさんで平行に配列されるがその各々の永久磁石８の極性形態は相互反対されるように置かれる。
【００１０】
前記固定子鉄心７は、前記非接触電源供給装置でも共同して用いるので、前記固定子変圧器巻線６及び固定子鉄心７は前記非接続電源供給装置の構成要素にもなる。
【００１１】
前記両側式永久磁石励磁同期型電動機は与えられた体積で多くの力を発生させて効率を高めるために移動子に永久磁石を用いており、また空隙を両側に構成して既存の電動機より力発生面積を２倍に増やした。３相電源が印加される時固定子電動機巻線５で３相電流が流れて、この電流による磁束が固定子鉄心７に発生する。
【００１２】
ここで、前記固定子鉄心７は、高い周波数の電源が印加されるので鉄損を減らすために図２に図示されたように、多重の鉄心で成層させており、中空を有している。
【００１３】
その固定子鉄心７の上部には空隙（ｇａｐ）が形成されるが、その空隙間を沿って前記移動子部分が移動する。
【００１４】
また、前記固定子鉄心７の上部は、前記固定子電動機巻線５がよく巻かれることができるように長手方向を沿ってすなわち空隙の両側に多数の凹部及び凸部が混合された凹凸状をなしている。
【００１５】
そして、前記固定子電動機巻線５は、固定子に移動磁界を発生させるために図３に図示されたように前記固定子鉄心７の上部の凹凸部位を一定回数巻く。図３の固定子電動機巻線５は３相電動機固定子巻線である。
【００１６】
そして、前記固定子変圧器巻線６は、図４に図示されたように形成されて、前記固定子鉄心７の両側部を包む。
【００１７】
そして、前記電動機移動子２は、図５に図示されたように磁束を発生させるための各２個の電動機永久磁石８及び電動機鉄心９、前記永久磁石８による磁束が前記固定子鉄心７に通すようにする前記２個の電動機永久磁石８間に位置する非磁性体１０で構成される。前記２個の電動機永久磁石８はその非磁性体１０をはさんで平行に配列されるがその各々の永久磁石８の極性形態は相互反対である。
【００１８】
一方、前記非接触電源供給装置は、前記両側式永久磁石励磁同期型電動機の固定子鉄心７を共同で利用して、空隙を有した一種の変圧器である。
【００１９】
前記非接触電源供給装置は、変圧器の１次巻線に該当する固定子変圧器巻線６、変圧器１次鉄心に該当する固定子鉄心７、変圧器２次鉄心に該当する鉄心１１及び変圧器２次巻線に該当する巻線１２で構成される。前記鉄心１１と巻線１２を通称して非接触電源供給装置の移動子４という。
【００２０】
さらに詳細に、前記非接触電源供給装置の移動子４は図６に図示されたように、多重の成層された鉄心１１；及びその鉄心１１を所定の回数巻いている巻線１２で構成される。
【００２１】
一方、本発明の実施例によるシステムの構成を異なるように表現すると、大別して固定子部分とその固定子内で移動可能な移動子部分で構成されると言える。すなわち、前記固定子部分は固定子電動機巻線５、固定子変圧器巻線６及び固定子鉄心７で構成されて、前記移動子部分は電動機永久磁石８、電動機鉄心９、非磁性体１０、非接触電源供給装置の鉄心１１及び非接触電源供給装置の巻線１２で構成されると見ることができる。
【００２２】
続いて、本発明の実施例による永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステムの作動に対して図７及び図８の図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図７は、本発明の実施例に適用される推力発生作動を説明する図面であって、固定子電動機巻線５に図８の３相電源回路から３相電源を印加すれば固定子に移動する磁束Ｎ2、Ｓ2が発生して電動機永久磁石８から発生する磁束Ｎ1、Ｓ1との相互作用、すなわち同じ磁極は押し出して異なる磁極は引っ張る原理によって力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が発生して合成された直線推力Ｆが発生する。この時、移動磁界の速度と移動子２、すなわち、電動機永久磁石８、電動機鉄心９、非磁性体１０の速度は同一であるために非接触電源供給装置の巻線１２に起電力が誘起されない。
【００２４】
図９は、本発明の実施例に適用される非接触電源供給動作を説明する図面であって、固定子変圧器巻線６に図１０の単相電源回路から高い周波数の単相の電源を印加すれば変圧器原理によって磁束φが発生して交番磁界によって非接触電源供給装置の巻線１２に起電力が誘起される。
【００２５】
したがって固定子電動機巻線５に３相電源を印加して、固定子変圧器巻線６に高い周波数の単相の電源を印加すれば前記移動子４（非接触電源供給装置の鉄心１１及び非接触電源供給装置の巻線１２）は推進力と一緒に非接触式で電気エネルギーの提供を同時に受けるようになる。
【００２６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によると、永久磁石励磁線形同期電動機を推進システムに適用させたために高効率・高推力推進システムを構成することができるのでシステムの軽量化及びエネルギー節約を図ることができる。
【００２７】
そして、移動子に電気エネルギーが必要な場合従来の接触式電源供給方式とは違って非接触の電源供給方式を採用したので構造的に複雑で摩擦による故障が発生する問題点をすべて解決できる。
【００２８】
また、従来の永久磁石励磁線形同期電動機の構造をそのまま利用しながら簡単に移動子の一部分に長さが長い鉄心を設けてその鉄心と固定子変圧器に巻線を巻くだけでも非接触電源供給が可能であるために費用も少なくかかる。
【００２９】
一方、本発明は上述した実施例でのみ限定されることでなく本発明の要旨を外れない範囲内で修正及び変形して実施できて、そういう修正及び変形が加わった技術思想も本発明の特許請求範囲に属することと見なければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例による永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステムの全体構成図である。
【図２】 分離された固定子鉄心を図示した図面である。
【図３】 分離された固定子電動機巻線を図示した図面である。
【図４】 分離された固定子変圧器巻線を図示した図面である。
【図５】 分離された電動機移動子を詳細に図示した図面である。
【図６】 分離された非接触電源供給装置の移動子を詳細に図示した図面である。
【図７】 本発明の実施例に適用される推力発生作動を説明する図面である。
【図８】 本発明の実施例の電動機に３相電源を提供する回路図である。
【図９】 本発明の実施例に適用される非接触電源供給動作を説明する図面である。
【図１０】 本発明の実施例の非接触電源供給装置に単相電源を提供する回路図である。
【符号の説明】
２：電動機移動子
４：非接触電源供給装置の移動子
５：固定子電動機巻線
６：固定子変圧器巻線
７：固定子鉄心
８：電動機永久磁石
９：電動機鉄心
１０：非磁性体
１１：非接触電源供給装置の鉄心
１２：非接触電源供給装置の巻線

Claims (4)

  1. 線形推進力を発生させる両側式永久磁石励磁同期型電動機；及び
    前記両側式永久磁石励磁同期型電動機から機械的接触なしに電気エネルギーの提供を受ける非接触電源供給手段を備えて、
    前記両側式永久磁石励磁同期型電動機は、一側に長手方向に空隙が形成される固定子鉄心；前記固定子鉄心に移動磁界を発生させる固定子電動機巻線；前記固定子鉄心の両側を各々長手方向に包む固定子変圧器巻線；及び前記固定子鉄心の空隙に沿って長手方向に移動する電動機移動子を備え、
    前記非接触電源供給手段は、変圧器２次鉄心に該当する鉄心；及びその鉄心を巻いている変圧器２次巻線に該当する巻線を備えて、
    前記非接触電源供給手段の鉄心及び巻線は前記空隙に沿って長手方向に移動することを特徴とする永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステム。
  2. 前記空隙は、前記電動機移動子及び非接触電源供給手段の鉄心及び巻線が移動自在に固定子鉄心の一側に形成されて、前記固定子鉄心は前記空隙の両側に凹凸状をなす導体が多重に成層されたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステム。
  3. 前記固定子電動機巻線には３相電源が印加されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステム。
  4. 前記固定子変圧器巻線には単相の電源が印加されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石励磁同期型電動機と非接触電源供給装置を結合したシステム。
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