JPS58165700A - 電磁継手 - Google Patents

電磁継手

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JPS58165700A
JPS58165700A JP4962982A JP4962982A JPS58165700A JP S58165700 A JPS58165700 A JP S58165700A JP 4962982 A JP4962982 A JP 4962982A JP 4962982 A JP4962982 A JP 4962982A JP S58165700 A JPS58165700 A JP S58165700A
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JP
Japan
Prior art keywords
winding
switching element
rotating body
main winding
auxiliary winding
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Pending
Application number
JP4962982A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshisuke Takita
滝田 義介
Masayasu Takita
滝田 理康
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Individual
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P15/00Arrangements for controlling dynamo-electric brakes or clutches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高効率にかつ簡単に伝達トルクあるいは相対速
度を調整することができる電磁継手に関する。
従来の電磁継手は一方の回転体に磁束源を設けておき、
他方の回転体にスリップに伴って発生するエネルギーを
、渦電流による熱として放散させた如、あるいは巻線に
起電力として発生させ、これをスリップリングなどで外
部に導いてその電力を抵抗で消費させるとかあるいはま
九その電力をインバータなどを介して電源に返還するな
どの方式が用いられている。これらの方式のうち、熱と
して放散させたシ抵抗で消費させる方式はスリップと共
に損失が増大する為効率が悪く、また電源に電力を返還
すゐ方式は効率はよいが装置が複雑になると同時に発生
する電力を返還する為の電源が必要となる。また電力を
外部に取出す方法としてスリップリングなどを使用すれ
d刷子尋の保守が必要となる。一方、これをブラシレス
化しよりとすれば装置がさらに複雑になるなど問題があ
った。
本発明の目的は、スリップに相癌するエネルギーを回転
駆動源に直接返還してその分だけ駆動エネルギーを減少
させることによ如、スリップの量に殆んど関係なく高効
率で、かつ装置、制御糸簡単な為小形、安価で、かつ保
守の容易な電磁継手を提供せんとするものである。
本発明は、電磁継手の第1の回転体の回転磁束に交叉す
る第2の回転体に、巻数の異なる主巻線と補助巻線とを
設け、主巻線に発生するエネルギ   ′1−を補助巻
線から第1の回転体に返還し、その量をスイッチング素
子の通流中制御で便化させ、第1の回転体と第2の回転
体との間の伝達トルクあるいは相対速度を任意に調整し
うろことを特長とする。
なおスイッチング素子を回転子に装着し、−オン、オフ
備考を無接触で伝達するだけで簡単にブラシレス化でき
ること44I長である。
第1図に本発明の基本構成を示す、 回転駆動源1と回転負荷2との間に図の一点鎖線で囲ま
れ良電磁継手3が挿入されている。第1図は、駆動源1
に結合され良電磁継手3の第1の回転体である回転胴4
に磁石5が装着され、第2の回転体である回転子6に線
巻l1I7が設けられていて、この巻線の電流を制御す
るスイッチング素子群8と、その制御装置9が第2の回
転体に装着され、静止した制御信号発生部10よシ無接
触で制御信号が送られる例を示した。なお第2図の回転
体には回転負荷の自動制御を行う丸めの回転数検出器1
1が設けられている。
第2図は、第1図の回転子60巻線7を制御する主回路
図で、これに基づいて動作を述べる。
第2図で、巻線は主巻線W+と補助巻線w鵞とに分かれ
ており、主巻線Wlを短絡するスイッチング素子8th
、主巻線W1と補助巻線Wxとを逆極性に直列にした回
路を短絡するスイッチング素子Smとが設けられている
。いま第1図の回転胴4が駆動され、回転子6が静止の
状態の時は、第2図で主巻線Wsには電圧が発生してい
る。こ\でスイッチング素子S1がオンすると主巻線W
1に電流が流れ、回転負荷2に線回転胴着と同じ方向に
トルクを生ずる。この際、スイッチング素子S1に流れ
る電流が過大にならないうちにSsをオフし、Stをオ
ンスル。
すると主巻線W1を流れていた電流は補助巻線w2にも
流れるが、補助巻線W!は主巻線と逆極性に直列となっ
ている為、補助巻線W!に流れる電流は主巻線W1の電
流と逆方向で回転胴4に対しては逆向きのトルク即ち回
転胴を加速させようとする向きのトルクが働く。これは
駆動源のトルクをその分だけ軽減することになる。
&&コ\テ、スイッチング素子Smに加わる電圧は巻線
の巻数に比例するから、スイッチング素子する。従って
スイッチング素子S1の電流も゛それに従って減少する
。次に再びスイッチング素子alをオンし、8mをオフ
する。このような動作を繰返しつつ、主巻線W1に流れ
る電流値が過大にならない様にSlのオンの時間巾と8
1のオンの時間巾を制御し乍ら伝達トルクを加減し、目
的とする相対速度が得られるようにする。もし負荷のト
ルクが同−同回転数でも変化するよう表場合には、回転
数検出器11の指令を制御信号発生部10に伝え、回転
負荷が設定速度で回転する様自動制御する。
第3図(&)はスイッチング素子SlあるいはStの構
成を変え九−例であシ、第3図(b)は他の例である。
第3図のDはダイオード、Sはスイッチング素子を示す
第4図はスイッチング素子S1とSmとの導通中を適当
に選ぶことによって任意の電流が得られる例を示した。
第4図で(alは主巻線W1の巻数が補助巻線W3より
若干多い場合、同図(blはWlの巻数がWsよシ若干
少い場合を示す。第4図(alでは電流の平均値I7を
零にすることは出来ないが、同図(blではその電流■
二部ち伝達トルクを零にすることができる。従って負荷
トルクが可成シ小さい用途では第4図(blになるよう
にする。
なお第4図で′%Iw1は主巻線Wlの電圧、■(’s
A −Wz )■(鴎−IA/I)は主巻11AW1と
補助巻線W3との差の電圧、1、五′は電流の瞬時値、
Il、l、 !≦は電流の平均値を示す。
第5図は第2図でスイッチング素子Slを省略し、補助
巻線W!の端子を直接主巻線W1の端子に接続し、スイ
ッチング素子S1だけを使用する回路例である。第5図
の場合、主巻線Wlと補助巻線W!は常時並列に接続さ
れた状態となるため、主巻線W1と補助巻II Wmの
巻数の差に相当する誘起電圧で、イ隋環電流が常時流れ
る。この電流は第2図で81オンの時の電流に相当し、
WlとWdの巻数差が小さい場合、伝達トルクとしては
左程大きくはないが常時存在している。従って負荷トル
クが小さい場合    jには、との残貿伝達トルクと
負荷トルクが見合う壕で負荷の回転数は上昇する。この
相対速度を東に縮める方向の調整に対しては、スイッチ
ング素子SRをオン、オフし、その導通中を変えて鯖4
図(a)に示したのと同様に電流の平均値を変えて伝達
トルクあるいは相対速度の調整ができる。なお、第5図
の場合、スイッチング素子S1がオンしたときは、主巻
線W1と補助巻線WmO両方の短絡電流がスイッチング
素子S1に流れる点が第2図の場合と異なる。
第6図は、第2図の巻線とスイッチング素子の構成を変
えたもので、第2図の主巻線W1と補助巻線W!との巻
数の差に相当する巻線をWlとして設け、これを補助巻
線としたものである。第6図のWsの巻線にタップを設
は補助巻線Wsの役目をさせることもで會る。第7図の
(111、tb+がその結線であり、巻線の利用率から
みると第7図(a)の方が(blよ如も有利である。
回転子巻線を第6図あるいは第7図にした場合、回転数
を制御する方法は第2図について説明した方法と全く同
様であるが、動作特性は異ってくる。第2図の回路では
、前述のようにスイッチング素子Jibの動作時は、主
巻線W1に発生したエネル力率がよいが、第6図、第7
回の回路で拡、スイ、ツチング素子Elsの動作時唸、
単に巻数の少ない補助巻線を短絡する動作となる為、駆
動源に対してエネルギーを返還する働きがない云いかえ
ればリアクタンス分に比べて実効抵抗が小さく、力率が
悪い。従って伝達トルクの割に電流が大きく、補助巻線
W3およびスイッチング素子Smに加わる負担が大きく
なる。
なお、第6図、第7図で巻111 Wsを常時短絡して
使用する場合は、第5図のときと同様スイッチング素子
は一組ですむので構成ならびに制御は簡素化される。
以上動作について説明したが、巻線の構成上重要なこと
は、第2図、第5図では巻線W1とWs hが、まえ第
6図、第7図で線巻線W1とWsとが、出来るだけ密結
合になる様にすることである。これによシスイツチング
素子S!あるいはSlがオフする時に発生しようとする
異常電圧を、電流が流れている側041!IK効果的に
移行させ、異常電圧の発生を小さい値に抑制することか
で亀る・ また第2図、第S図では巻@W琵W、第6図と第7図で
紘巻線WlとWsO巻線に誘起すゐ電圧線、回転体1と
回転体2との相対速度が低下するにつれて低下してゆく
丸め、もしスイッチング素子組とam(D導通中の比が
一定の1−であれば、夫々の巻線の電流すなはち伝達ト
ルクも低下する。従ってスイッチング素子S1とaSの
導通中の比を第imlの速度信号発生部1(Hζ設けら
れ九設定−の手動操作で変えて目標とする伝達トルクあ
るいは相対速度を得るようにするか、まえは負荷変動が
ある場合には、第1図の回転数検出器11の指令を速度
信号発生部10に与えてスイッチング素子SRと8mの
導通中の比を自動的に制御し、伝達トルクあるいは相対
速度の1動調整を行なう。
以上は第1図で回転子60巻、117が単相の場合につ
いて説明したが、第1の回転体と第2の回転体の伝達ト
ルクの脈動を出来るだけ小さくシ、伝達トルクの円滑化
整場合には回転子6の巻線7を多相にする。この場合、
個々の巻線にスイッチング素子を設けてもよいが第8図
の例に示すように、多相巻線Ws、Wsの出力に多相整
流器Dt、Daを接続し、その直流出力端子間にスイッ
チング素子S1.8mを設ける様にすれば、スイッチン
グ素子の使用数が少くてすむ。また第8図で巻線私の整
流器DsK接続された端子を短絡してDI、Smを省略
したときの動作は、第S図の単相の場合と同様であシ、
また第8図で巻線W琵殆の差の巻数に和尚する巻線Ws
を設ければ、第6図あるいは第7図の方式を多相化する
ことができる。
以上説明したように本発明によれに電磁継手の一方の回
転体に磁界源、他方の回転体に主巻線と補助巻線とを設
け、スイッチング素子と僅かな制御部品を備えた簡単な
装置で、しかもスイッチング素子の導通中を変えるだけ
の簡単な操作で、電磁継手の伝達トルクあるいは相対速
度を調整しり 、)る。更に相対速度が大きい場合でも
、その速度差がエネルギー損失とならず駆動源のトルク
を軽減す石様に働くので、効率がよい。11友囲転子の
巻線並びにスイッチング素子に余裕を4九せれば、駆動
源のトルクを無駄なく利用して定出力に近い特性をも九
せることもできる。更Kま九ブラシレス化が容易など従
来の電磁継手にみられない数多くの効果が得られる。
なお本方式は電気動力針として利用することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電磁継手の基本構成を示す断面図、 第2図は巻線を有する回転子の主回路構成の一実施例、 第3図はスイッチング素子の構成例、 第4図は導通中制御による電圧、電流の関係図、第S図
はスイッチング素子を一組にし九とIIO回路例、 第6図、第7図は巻線の主回路構成の第2、第3の実施
例、 第8図は巻線を3相にし九場金の一実施例である。 1;回転駆動源   2:回転負荷   3:電磁継手
   4:回転胴   5:磁石6:回転子   7:
巻線   8ニスイツチング素子群   9:制御装置
   lo:制御信号発生部   11:回転数検出器
   wl:主巻線   W冨:補助巻線   D、D
I、D雪、:ダイオード   Sr、Ssニスイツチン
グ素子特許出願人     滝 1)理 康 同   滝田義介 (a)   第3図 (b) 第5図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  [8転ずゐ駆動源と回転負荷との間を電磁的
    に結合し同転力を伝達する装置で、第10ii1転体に
    磁束源を設け、そ08I@磁束が交叉する第3の回転体
    に巻線を設けた電磁継手において、第2の回転体には主
    巻線O砥かに巻数O異1ゐ補助巻線を設け、一方、主巻
    線を短絡すゐスイッチング素子と、主巻線と補助巻線を
    逆極性に直列にし九四路を丸状補助巻線を短絡するスイ
    ッチング素子とを設け、辷れも二組のスイッチング素子
    を交互に導通し、そO導通中を賓えることによってそれ
    ぞれのスイッチング素子に流れる電流を変化させて、第
    1の回転体と第son転体とO間O伝達トルクを九は相
    対速度を変化させるようにし良電磁継手。
  2. (2)  主巻線と補助巻線を逆極性に直列にし九回路
    あるい紘補助巻線紘常時短絡し、主巻線を短絡スルスイ
    ッチング素子を設け、そのスイッチング素子の導通中を
    変えることによって第1の回転体と第2の回転体との間
    の伝達トルクを九は相対速度を変化させるようにした特
    許請求の範囲第1項記載の電磁継手。
  3. (3)  スイッチング素子とその制御装置を、巻線を
    有する方の回転体に装着し、スイッチング素子のオン、
    オフ指令を無接触で静止部から回転体に伝えることによ
    ってブラシレスの構造とした特許請求の範囲第1項記載
    の電磁継手。
  4. (4)  スイッチング素子にGTO、パワートランジ
    スタなど自己消弧索子を用いた特許請求の範囲第1項記
    載の電磁継手。
  5. (5)主巻線にタップを設け、そのタップに補助巻線と
    同様の機能をもたせることによって補助巻線を省略する
    構造とした特許請求の範囲第1項記載の電磁継手。
  6. (6)巻線を多相巻線どし、それぞれにスイッチング素
    子を設けた特許請求の範囲第1項及至第5項記載の電磁
    継手。
  7. (7)巻線を多相巻線とし、その主巻線に多相整流器を
    接続し、一方主巻線と補助巻線を逆極性に直列にした多
    相回路または多相の補助巻線のいづれかに多相整流器を
    接続し、この二組の整流器の出力端子をそれぞれ短絡す
    るスイッチング素子を設けることによりミ多相回路を単
    相回路と同勢の働゛きをさせるようにし九特許請求の範
    囲第1項及至第5項記載の電磁継手。
JP4962982A 1982-03-27 1982-03-27 電磁継手 Pending JPS58165700A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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