JP4135994B2 - 改良された二重励磁型の電気機械 - Google Patents
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Description
既知の機械の中には、回転子に取付けられた捲線による励磁を伴う機械、回転子に取付けられた磁石による励磁を伴う機械、及び回転子に取付けられた捲線と磁石との両方によって二重励磁を伴う機械がある。
そのような機械は特に出願人による、1997年3月20日に提出した特許出願FR97/03429に記載されている。
受容できる結果を出してはいるが、既知の二重励磁型の機械はブラシ及びスリップ・リングの存在のために比較的嵩張る。
それゆえ、本発明は、良好な性能特性を有しながら、既知の同型の機械よりも嵩張らない、二重励磁型の回転電気機械を作ることを目的とする。
従って、本発明の主題は、その磁気回路が少なくとも1つの励磁素子を有する回転子と、その磁気回路が固定子捲線を有する固定子とから成る、軸棒に取付けられた回転電気機械に関するもので、回転子の該少なくとも1つの励磁素子が、周縁に均一に配分された放射状の歯が各々設けられた少なくとも2つのディスクに結合した少なくとも1つの環状の磁石と、歯を設けた少なくとも1つのディスクの歯が接触することなく、各々に係合するスロットが設けられた少なくとも1つの環状片とを含み、また固定子の磁気回路は、偶数で少なくとも2に等しい環状の磁気回路素子を含み、少なくとも1つの固定子励磁捲線が、該磁気回路素子の中の少なくとも2つの隣接する素子の間に配置されていることを特徴とする。
本発明は、以下に述べる、専ら例示によって示し、添付の図面を参照した記述の助けによって、一層明確に理解されるであろう。
第1図は本発明による基本的な二重励磁型の回転電気機械の横断面の部分模式図であり;
第2図は第1図の基本的な機械の変形例の横断面の部分模式図であり;
第3図は第1図の基本的な機械から製造した完全な二重励磁型の電気機械の横断面の部分模式図であり;
第4図は第1図の幾つかの基本的な機械の並列配置から生じる二重励磁型の電気機械の横断面の部分模式図であり;
第5図は特定の型の二重励磁型機械の横断面の部分模式図であり;
第6図は固定子のない、第5図の機械の6−6線の横断面図であり;
第7図は回転子に固定子捲線をオフセットした二重励磁型機械の横断面の部分模式図であり;
第8図は第7図の機械及び第3図の機械と同様の機械の並列配置から生じる、本発明による二重励磁型の電気機械の横断面の部分模式図である。
第1図に示した電気機械は、非磁性材料で作られた軸棒1に取付けられ、周縁に均一に配分された放射状の歯4が設けられたディスク3を含む回転子2を含む機械である。
一方のプレート3の放射状の歯4は、一方のプレートの歯が他方のプレートの歯の間の隙間が向かい合うように、他方のプレートの放射状の歯に関してオフセットされる。
本例では環状片の反対の端から出ている軸方向の複数スロットの形状になっている、周縁に均一に間隙をおいて置かれたスロット6が設けられた環状片5が、軸棒1に関して同軸に取付けられている。歯を設けたディスク(歯付きディスク)3の歯4は、該スロットの壁に接触することなく、環状片5の対応するスロット6に係合している。環状片5は適当な任意の機械的手段(図示せず)によって軸棒1に取付けられている。
歯を設けたディスク3の間に配置されているのは環状の励磁磁石7である。
更に、第1図に示した例では、磁石8が、歯を設けたディスク3と環状片5の対応するスロット6の壁との隙間に配置されている。
しかし、歯4の間の隙間には、そのような磁石がついていないこともある。
回転子2は、外部の環状のヨーク12によって一緒に結合された2つの磁気回路素子11で形成された積層構造の磁気回路を含む固定子10によって囲まれ、そしてその上に電機子捲線13が取付けられている。励磁捲線14が磁気回路素子11の間に配置されている。
第2図に示した電気機械は、それが磁性材料で作られた軸棒15を有すること、及び歯を設けたディスク3は各々、それらが軸棒15から磁気的に分離されることを保証する中心孔16を有することを除いて、全ての点で第1図のものと同様である。
有利には、絶縁材料のリング17が各中心孔16に配置される。
更に、本実施形態では、歯を設けたディスク3の歯4と環状片5のスロット6の壁との隙間には磁石が無い。
第3図に示した電気機械は、その間に歯を設けた2枚のディスク24が配置された2つの端プレート23を含む回転子22を有する非磁性材料で作られた軸棒21を有し、該歯を設けたディスク24には、規則的な角度の間隔で配置された放射状の歯25が設けられており、ディスクの1つの歯は他のディスクの歯に関して角度的にオフセットされている。
端プレート23に取付けられているのは、本例では軸方向のスロットであって、その中に歯を設けたディスク24の歯25が接触することなく係合する、スロット27が設けられた環状片26である。
一方では、励磁マグネット28が、歯を設けたディスク24の間に、他方では、励磁マグネット29が、各歯を設けたディスクとそれに対応する端プレート23との間に配置されている。
歯を設けたディスク24の間に配置された励磁マグネット28と、各歯を設けたディスクとそれに対応する端プレート23との間に配置された励磁マグネット29とは、逆の磁極性になっている。
こうして形成された回転子は、各々がそれに対応する歯を設けたディスク24と対向して配置され、その上に固定子捲線32が取り付けられている2つの磁気回路素子31から形成された固定子30によって囲まれている。
磁気回路素子31はヨーク33によって一緒に結合されている。磁気回路素子31の間に設けられているのは励磁捲線34である。
第4図に示した電気機械は第1図に示したような幾つかの基本的な機械の並列配置から出来ている。
それは、2つの端プレート43と歯を設けたディスク44aから44n(nは少なくとも2に等しい偶数)とで形成された回転子42を有する非磁性材料で作られた普通の軸棒41を有する。
歯を設けたディスク44aから44nは、互いに対してオフセットした歯45aから45nを有する。
端プレート43及び歯を設けたディスク44aから44nは、それを非磁性軸棒41が通る孔46及び47aから47nを有する。有利な実施形態は、n個の同軸の基本的な環状片を組立てることによって、この環状片を作り出すことにある。端プレート43に取付けられたのは、周縁に均等に配分されて互いに対してオフセットされたスロット49aから49nによって貫通された環状片48である。歯を設けたディスク44aから44nの歯45aから45nは、接触することなく対応するスロット49aから49nに係合している。
一方では、第1の端プレート43と隣接する歯を設けたディスク44aとの間、及び第2の端プレート43と隣接する歯を設けたディスク44nとの間に位置する2つの端室51と、もう一方では、歯を設けたディスク44aから44nの間に位置する室52aから52n−1とが、軸41及び端プレートに結合されたスリーブを形成する貫通された片48で定められる、端プレート43と歯を設けたディスク44aから44nとの間に設けられた隙間に配置されたのは、各々環状磁石53及び54aから54n−1である。
これらの環状磁石の配置は、2つの隣接する磁石の極性が反対のサインまたは極性を有するものとなるようにする。
端室51に位置する励磁磁石53は、連続した歯を設けたディスク44aから44nの間に定められる52aから52n−1の室中に位置する磁石54aから54n−1の厚さの半分に等しい厚さを有する。
直前に記述した回転子は、回転子が歯を設けたディスク44aから44nを有するのと同じ数の磁力回路素子を有する固定子55に取付けられている。共通の電機子固定子捲線56がこれらの磁気回路素子に取付けられている。
2つの連続する隣接の磁気回路素子の間に間隔をおいて置かれているのは、対応する励磁捲線57aから57n−1である。
第5図に示した電気機械は、その放射状の歯63が各ディスクの周縁に均一に配分された歯を設けた2つのディスク62を含む回転子61に取付けられた磁性材料で作られた軸棒60を有する。そして、1つのディスクの歯は、もう1つのディスクに関してオフセットされている。
軸棒60は更に、本実施形態では、軸方向のスロットから成り、歯を設けたディスク62の歯63が接触することなくその中に係合している、スロット65のようなスロットが設けられた環状片64を有する。
環状片64はディスク型の中央の芯66によって軸棒61に連結している。
歯を設けたディスク62は各々、軸棒62を囲み、かつ環状の磁石69が中に配置された孔68を有する。
第6図に示されるように、歯を設けたディスク62の各々の歯63と環状片64のスロット65の壁との間の隙間には磁石72が設けられている一方、磁石70もまた、芯66と歯を設けたディスク62の各々との間に配置されている。
歯を設けた片62の歯63と各環状片64の切りこみ65の壁との間の隙間にもまた、そのような磁石がなくてもよい。
直前に記述した回転子は、外部ヨーク76によって結合された2つの積層された環状の磁気素子から形成された磁気回路を有する固定子74によって囲まれ、そして電機子捲線77を有する。
その上、励磁捲線78が磁気回路素子75の間に設けられている。
第7図に示した機械は、歯を設けた2つのディスクを定める歯を設けた二重ディスクの素子83a、83bの各々に作られた放射状の歯84a、84bが設けられ、軸棒81に取付けられた、歯を設けた二重ディスクから形成される回転子82を有する非磁性軸棒81を有する。歯84bは歯84aに関して角度がオフセットしている。
歯を設けた二重ディスク83の何れかの側に取り付けられているのは、歯を設けた二重ディスク83の放射状の歯84a、84bがその中に接触することなく係合する軸方向のスロット86をその間に定めている歯が設けられた端プレート85である。
軸方向の歯が設けられた端プレート85は、前に述べた実施形態のものと同様の環状片を定めている。
端プレート85と歯を設けた二重ディスク83の対向する端との間に配置されているのは環状の励磁磁石87である。
更に、磁石88が、端プレート85の歯86と歯を設けた二重ディスク83の歯84a、84bとの間に残された隙間に配置されている。
磁石88もまた省略してもよい。
こうして形成された回転子は、各々が歯を設けた二重ディスク83の素子83a、83bの1つに対向して配置され、ヨーク92によって外側で一緒に結合された、2つの積層された磁気回路素子91から形成された磁気回路を含む固定子90によって囲まれている。
励磁捲線93は2つの磁気回路素子91の間に配置されている。
回転子82の歯を設けた二重ディスク83に作られたのは、その中に第2の固定子励磁捲線95が配置された溝94である。
変形例によれば、第7図に示した機械は、固定子の磁気回路素子91の間に位置する捲線93のような唯一の励磁捲線か、または歯を設けた二重ディスク83の環状の溝94に設けられた捲線95のような単一の励磁捲線かの、単一の励磁捲線だけを有していてもよい。
第8図に示した電気機械は、第7図に示した型の二重励磁電気機械と第3図を参照して記述したような基本的な機械とを並列配置したものから出来たものである。
この電気機械は、その間に、2つの貫通された環状片またはケージを形成するために、それらの周縁に均一に配分されて互いに対面し軸方向のスロット104を定める歯が設けられた端プレート103を含む回転子102を有する非磁性の材料で作られた軸棒101を有する。
磁性材料で作られた端プレート103の間に配置されているのは、中央の歯を設けた二重ディスク105によって形成された歯を設けた複数の中間のディスクであって、その素子105aは放射状の歯106aを、また第2の素子105bは放射状の歯106bを有する。歯を設けた二重ディスク105の第1及び第2の素子105a及び105bの歯106a、106bは、二重ディスクの周縁に均一に配分されて、一方が他方に対して角度的にオフセットされている。
中間の歯を設けたディスクを形成する素子105a、105bを有する歯を設けた二重ディスク105の何れかの側に、回転子102は、放射状の歯108を設けた歯を設けた第1のディスク107と放射状の歯110を設けた歯を設けた第2のディスク109とを有する。歯を設けたディスク107及び109の歯108及び110は、対応するディスクの周縁に均一に配分されて角度がオフセットしている。
端プレート103の軸方向のスロット104で各々係合しているのは、一方では、歯を設けた二重ディスク105の素子105aの1つの歯106a及び隣接する歯を設けた第1のディスク107の歯108であり、他方では、歯を設けた二重ディスク105のもう1つの素子105bの歯106b及びそれに対応する歯を設けたディスク109の第2の歯110である。
歯を設けた二重ディスクの素子105a及び105bの歯106a及び106bと端プレート103のスロット104との間に自由に残された空間に、磁石115が配置されている。
一方では、環状の励磁磁石112が、端プレート103と歯を設けた第1及び第2のディスク107、109との間に、また他方では、環状の励磁磁石114が、歯を設けた第1及び第2のディスク107、109と歯を設けた二重ディスク105との間に、挿入されている。
こうして形成された回転子は、4つの磁気回路素子116a、116b、116c及び116dで形成されている磁気回路を含む固定子によって囲まれている。そして、その上に電機子固定子捲線117が取付けられている。環状の回路素子116aから116bの各々は歯を設けたディスク107、109の放射状の歯と対向して、また歯を設けた二重ディスク105の素子105a、105bの各々と対向して、配置されている。
歯を設けた二重ディスク105の2つの素子105a、105bと対向に配置されている磁気回路素子116b、116cは外部ヨーク118によって一緒に結合されている。固定子励磁捲線119は、磁気回路116bと116cの素子の間に配置されている。
更に、もう1つの固定子捲線120が、回転子の磁気回路に作られた環状のスロット121に、歯を設けた二重ディスク105の2つの素子105aと105bとの間に、配置されている。
回転子の本体に作られた溝の内側のこの固定子の励磁捲線の配置のために、第8図を参照して記述した機械は既知の二重励磁の機械のものよりも嵩張らない。第7図の機械を用いて優位な点は、本発明による機械が最も嵩張らないことである。
Claims (13)
- 磁気回路が少なくとも1つの励磁素子を有する回転子(2、33、42、61、82、102)と、磁気回路が固定子捲線を有する固定子(10、30、55、74、90、116)とを含む、軸棒に取付けられた、二重励磁型の回転電気機械であって、前記少なくとも1つの励磁素子が、周縁に均一に配分された放射状の歯が各々設けられた少なくとも2つのディスク(3、24、44a、...44n、62、83a、83b、105a、105b、107、109)と結合した少なくとも1つの環状の磁石(7、28、29、51、54a、...54n−1、70、87、112、114)と、スロットが設けられた少なくとも1つの環状片(5、26、48、64、86、104)とを含み、各スロットについて、歯を設けた少なくとも1つのディスクの1つの歯が、接触することなく、スロットに係合し、固定子の磁気回路は偶数の、少なくとも2に等しい、環状の磁気回路素子(11、31、55a、...55n、75、91、116a、116b、116c、116d)を含み、少なくとも1つの固定子励磁捲線(14、34、57a、...57n−1、78、93、95、119、120)は、前記磁気回路素子のうち、少なくとも2つの隣接する素子の間に配置されていることを特徴とする回転電気機械。
- 回転子が、放射状の歯(4、25、63、84a、84b)を有する、歯を設けた2つのディスク(3、24、62、83a、83b)を含み、この放射状の歯が、角度が互いに関してオフセットし、そして接触することなく、前記少なくとも1つの環状片(5、26、64、85)の軸方向のスロット(6、27、65、86)に係合しており、また固定子が、外部ヨーク(12、33、76、92)によって一緒に結合された2つの磁気回路素子(11、31、75、91)から形成された磁気回路を含み、またその磁気回路素子の間に少なくとも1つの励磁捲線(14、34、78、93、95)が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電気機械。
- 固定子の磁気回路素子(11、31、75)の間に配置された固定子励磁捲線(14、34、78)を含むことを特徴とする請求項2に記載の電気機械。
- 固定子の磁気回路素子(91)の間に配置された励磁捲線(93)と回転子に配置された励磁捲線(95)とを含むことを特徴とする請求項2に記載の電気機械。
- 固定子の磁気回路素子と結合し、かつ回転子内に配置されている、励磁捲線を含むことを特徴とする請求項2に記載の電気機械。
- 電気機械が、軸方向スロット(6、27、65)形状のスロットが設けられた環状片(5、26、64)を含み、該スロットにおいて、歯を設けたそれに対応するディスク(3、24、62)の歯(4、25、63)が接触することなく係合していることを特徴とする請求項2または3に記載の電気機械。
- 回転子の軸棒(21)が非磁性材料で作られており、そして環状片(26)が回転子の軸棒(21)の歯を設けたディスク(24)の何れかの側に配置された端プレート(23)によって担持されていることを特徴とする請求項6に記載の電気機械。
- 回転子の軸棒(60)が磁性材料で作られており、そして環状片(64)がディスク型の中央の芯(66)によって回転子の軸棒(60)に連結していることを特徴とする請求項6に記載の電気機械。
- 電気機械が、歯の設けられた端プレート(85)を各々が含む2つの環状片を含み、前記歯が、軸方向のスロット(86)を2つの環状片間に定めており、前記スロットに歯を設けたそれに対応するディスク(83a、83b)の歯(84a、84b)が接触することなく係合しており、その歯を設けたディスクの間に、回転子(82)に配置された前記励磁捲線(95)が収められていることを特徴とする請求項2から5のいずれか一項に記載の電気機械。
- 歯を設けたディスクが、回転子の軸棒(81)に取付けられた歯を設けた二重ディスク(83)の形状に作られており、そして接触することなく対応する環状片の軸方向のスロット(86)に係合した放射状の歯(84a、84b)が設けられた歯を設けた2つの素子(83a、83b)を含み、また固定子励磁捲線(95)が歯を設けた二重ディスク(83)の前記素子(83a、83b)の間に作られたスロット(94)に配置されていることを特徴とする請求項9に記載の電気機械。
- 電気機械が、その周縁に均一に配分されて互いに対面し、かつ2つの貫通した環状片を形成する軸方向のスロット(104)をその間に定める、歯が設けられた端プレート(103)を保持する回転子(102)を有する非磁性の材料(101)で作られた軸棒を有し、歯を設けた二重ディスク(105a、105b、107、109)の放射状の歯(106a、106b、108、110)は接触することなく該軸方向のスロット(104)に係合し、そして固定子(116)は回転子を包囲し、また回転子の歯を設けたディスクと同数の磁気回路素子(116a、116b、116c、116d)から形成された磁気回路を含み、少なくとも1つの固定子励磁捲線(119、120)が回転子の歯を設けた2つの中間のディスク(105a、105b)と対向して配置された磁気回路素子(116b、116c)の間に介在され、そして外部ヨーク(118)によって一緒に結合されたことを特徴とする請求項2の記載を引用する請求項9に記載の電気機械。
- 歯を設けた2つの中間のディスクが第1及び第2の歯を設けた素子(105a、105b)を含む歯を設けた二重ディスク(105)の形状で作られ、該素子の各々には放射状の歯(106a、106b)が設けられており、該素子の間にはスロット(121)が作られ、そのスロットの中に回転子に配置された励磁捲線(120)が配置されたことを特徴とする電気機械であって、更に、歯を設けた二重ディスク(105)の何れかの側に、放射状の歯(108)を設けた第1の歯付きディスク(107)と放射状の歯(110)を設けた第2の歯付きディスク(109)とが、環状片の軸方向のスロット(104)内でそれぞれ歯を設けた二重ディスク(105)の第1の素子(105a)の放射状の歯(106a)及び第2の素子(105b)の放射状の歯(106b)と係合しており、一方では、端プレート(103)と歯を設けた第1及び第2のディスク(107、109)との間に、また他方では、歯を設けた第1及び第2のディスク(107、109)と歯を設けた二重ディスク(105)との間に、環状の磁石(112、114)が挿入されていることを特徴とする請求項11に記載の電気機械。
- 歯を設けたディスク(3、62、83a、83b、105a、105b)の放射状の歯(4、63、84a、84b、106a、106b)と、前記少なくとも1つの環状片(5、64、85、103)のスロットの壁との隙間に磁石(8、72、88、115)が配置されていることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の電気機械。
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