JPH0739096A - Flat induction machine - Google Patents
Flat induction machineInfo
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- JPH0739096A JPH0739096A JP4818693A JP4818693A JPH0739096A JP H0739096 A JPH0739096 A JP H0739096A JP 4818693 A JP4818693 A JP 4818693A JP 4818693 A JP4818693 A JP 4818693A JP H0739096 A JPH0739096 A JP H0739096A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単位重量当たりの高出力化が可能であり、超
薄型化、超小型化を図ることができ、マイクロマシン等
の動力源として適用可能とする。
【構成】 薄膜基板上に巻線方向が逆になるように形成
され、直列または並列接続された少なくとも一対のコイ
ルパターンを電気角に換算した空間角で2π/n(nは
2以上の整数)づつ異なる位置に配置した平板状の固定
子と、固定子に対向してその片側または両側に配置され
た平板状回転子とを備えたことを特徴とする。
(57) [Summary] [Purpose] High output per unit weight is possible, ultra-thin and ultra-miniaturized, and it can be applied as a power source for micromachines. [Structure] At least a pair of coil patterns, which are formed on a thin film substrate so that the winding directions are opposite to each other and are connected in series or in parallel, are 2π / n (n is an integer of 2 or more) in terms of a spatial angle converted into an electrical angle It is characterized in that it is provided with a flat plate-shaped stator arranged at different positions, and a flat plate-shaped rotor arranged facing one side or both sides of the stator.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はフィルム状薄膜基板上に
形成したコイルパターンにより固定子を形成したフラッ
ト誘導機に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flat induction machine having a stator formed by a coil pattern formed on a film-like thin film substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁極の吸引・反発力を利用した電動機
は、大別して直流機と交流機がある。直流機は、速度制
御が印加電圧の変更により容易に行えるため、精密サー
ボ等に使用される直流他励磁電動機と、強力な始動トル
クを有するため電車用に用いられる直流直巻電動機があ
り、これらのものは原理的には直流機である。直流機は
電機子構造が複雑であるため比較的コストが高く、また
マイクロマシン等の超小型機器の動力源として小型化が
困難である。他方、交流機は位置制御等がオープンルー
プで行える同期機の一種であるステップモータと、構造
が簡単、かつ丈夫で製造コストも安価な誘導電動機が代
表的な機器である。ステップモータは大容量化が困難で
あることから主として制御用に用いられているのに対し
て、誘導電動機はパワーエレクトロニクスの進展に伴い
速度制御も容易に行えることから、従来、直流電動機が
主流を占めていた電車、エレベータ、エスカレータ等も
大部分誘導電動機が取って代わりつつある。事実、初期
の東海道新幹線はすべて直流直巻電動機であったが、最
新鋭の「のぞみ」等はすべて誘導電動機のインバータ制
御である。2. Description of the Related Art Motors that utilize the attraction and repulsion of magnetic poles are roughly classified into DC machines and AC machines. DC motors can be easily controlled by changing the applied voltage.Therefore, there are DC separately excited motors used for precision servos, etc., and DC series wound motors used for electric trains because they have a strong starting torque. The thing is a DC machine in principle. Since a DC machine has a complicated armature structure, it is relatively expensive, and it is difficult to miniaturize it as a power source for micromachines and other ultra-small equipment. On the other hand, AC motors are typically represented by a step motor, which is a kind of synchronous machine that can perform position control and the like in an open loop, and an induction motor, which has a simple structure, is robust, and is inexpensive to manufacture. The step motor is mainly used for control because it is difficult to increase its capacity, while the induction motor can easily perform speed control with the progress of power electronics. Most of the trains, elevators, escalators, etc. that they occupied are being replaced by induction motors. In fact, the early Tokaido Shinkansen were all DC series motors, but the latest "Nozomi" and others were all inverter-controlled by induction motors.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の誘導
機においては磁路の磁気抵抗を可能な限り少なくするた
めに、固定子に珪素鋼製の継鉄を使用しており、装置が
大型化するとともに重量が大きくなってしまい、コスト
高になってしまうという問題があった。本発明は上記課
題を解決するためのもので、単位重量当たりの高出力化
が可能であり、超薄型化、超小型化を図ることができ、
マイクロマシン等の動力源として適用可能なフラット誘
導機を提供することを目的とする。By the way, in the conventional induction machine, in order to reduce the magnetic resistance of the magnetic path as much as possible, a yoke made of silicon steel is used for the stator, and the size of the apparatus becomes large. However, there is a problem that the weight becomes large and the cost becomes high. The present invention is for solving the above-mentioned problems, it is possible to increase the output per unit weight, it is possible to achieve ultra-thin, ultra-miniaturized,
An object of the present invention is to provide a flat induction machine applicable as a power source for a micromachine or the like.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明のフラット誘導機
は、薄膜基板上に巻線方向が逆になるように形成され、
直列または並列接続された少なくとも一対のコイルパタ
ーンを電気角に換算した空間角で2π/n(nは2以上
の整数)づつ異なる位置に配置した平板状固定子と、固
定子に対向してその片側または両側に配置された平板状
回転子とを備えたことを特徴とする。また、本発明は、
回転子は塊状または塊状で中抜き、篭形または篭形で中
抜き、篭形斜溝であることを特徴とする。また、本発明
の平板状固定子及び平板状回転子は、平板を環状に曲げ
た筒形またはコーン形であること、篭形、篭形斜溝であ
ることを特徴とする。また、本発明は、薄膜基板上に巻
線方向が逆になるように形成され、直列または並列接続
された少なくとも一対のコイルパターンを電気角に換算
した空間角で2π/n(nは2以上の整数)づつ異なる
位置に配置した円盤状固定子と、円盤状固定子を包囲す
るように配置された回転子とを備え、該回転子にタイヤ
を装着したことを特徴とする。また、本発明は、薄膜基
板上に巻線方向が逆になるように形成され、直列または
並列接続された少なくとも一対のコイルパターンを電気
角に換算した空間角で2π/n(nは2以上の整数)づ
つ縦方向にづらせて配置した車体に固定された1次コイ
ルと、1次コイルに対向配置された線路側2次コイルと
からなり、1次コイルにより移動磁界を発生させ、線路
側2次コイルと磁束を鎖交させて車体を推進することを
特徴とする。A flat induction machine according to the present invention is formed on a thin film substrate so that the winding directions are opposite to each other.
At least a pair of coil patterns connected in series or in parallel are arranged at different positions by 2π / n (n is an integer of 2 or more) in space angle converted into an electrical angle, and a flat plate-shaped stator facing the stator. And a flat plate-shaped rotor arranged on one side or both sides. Further, the present invention is
The rotor is characterized by being lump-shaped or lump-shaped hollowed-out, cage-shaped or cage-shaped hollowed-out, and cage-shaped oblique groove. Further, the flat plate-shaped stator and the flat plate-shaped rotor of the present invention are characterized in that they are cylindrical or cone-shaped in which a flat plate is bent into an annular shape, and are cage-shaped or cage-shaped oblique grooves. Further, according to the present invention, at least a pair of coil patterns, which are formed on the thin film substrate so that the winding directions are opposite to each other and are connected in series or in parallel, are a space angle converted into an electrical angle of 2π / n (n is 2 or more). It is characterized in that a disc-shaped stator arranged at different positions and a rotor arranged so as to surround the disc-shaped stator are equipped with tires. Further, according to the present invention, at least a pair of coil patterns, which are formed on the thin film substrate so that the winding directions are opposite to each other and are connected in series or in parallel, are a space angle converted into an electrical angle of 2π / n (n is 2 or more). A primary coil fixed to the vehicle body and arranged along the vertical direction, and a secondary coil on the line side opposite to the primary coil to generate a moving magnetic field by the primary coil. It is characterized in that the side secondary coil and the magnetic flux are linked to propel the vehicle body.
【0005】[0005]
【作用】本発明はフィルム型基板上にコイルパターンを
形成して固定子巻線、回転子巻線を形成し、回転子巻線
を固定子巻線の両面側に配置する。固定子巻線、回転子
巻線ともフラット形状であるので、固定子と回転子の対
向面積を大きくして磁路の断面積を大きくし、また、固
定子と回転子間のギャップを小さくして磁路長を短くす
ることができるので、継鉄を使用しなくても磁気抵抗を
小さくすることができ、超薄型化、超小型化を図り、単
位重量当たりの高出力化を図ることが可能となる。した
がって、将来のマイクロマシンの動力源として極めて有
望な誘導機を実現することができる。According to the present invention, a coil pattern is formed on a film type substrate to form a stator winding and a rotor winding, and the rotor winding is arranged on both sides of the stator winding. Since the stator winding and rotor winding are flat, the facing area between the stator and rotor is increased to increase the cross-sectional area of the magnetic path and the gap between the stator and rotor is reduced. Since the magnetic path length can be shortened, magnetic resistance can be reduced without using yokes, ultra-thin and miniaturized, and high output per unit weight is achieved. Is possible. Therefore, it is possible to realize an induction machine that is extremely promising as a power source for future micromachines.
【0006】[0006]
【実施例】本発明は単相から多相交流の誘導機のすべて
に適用可能であるが、以下三相交流を具体例として取り
上げ、図面をを参照して本発明の実施例を説明する。図
1は本発明のフラット誘導機に使用する固定子を説明す
る図である。図中、10は固定子、11,12はコイ
ル、11a,11b、12a,12bは端子、13は接
続線である。The present invention is applicable to all induction machines of single-phase to multi-phase alternating current, but three-phase alternating current will be taken as a concrete example below, and an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a stator used in the flat induction machine of the present invention. In the figure, 10 is a stator, 11 and 12 are coils, 11a, 11b, 12a and 12b are terminals, and 13 is a connecting wire.
【0007】図1(a)は固定子1相当りのコイルを示
しており、印刷技術やリソグラフ等の微細加工技術を用
いてフラットな絶縁基板上に形成され、超小型化、超薄
型化が可能なものである。固定子10は一対のコイル1
1,12からなっており、コイル11は端子11a,1
1bを巻き始めとして反時計方向に巻かれた並列接続さ
れた2本の線からなり、コイル12は端子12a,12
bを巻き終わりとして時計方向に巻かれた並列接続され
た2本の線からなり、これらは接続線13で直列接続さ
れている。コイル11と12の巻回方向が逆であるの
で、固定子に通電したとき、図1(b)に示すように一
方のコイルがN極、他方のコイルがS極を形成する。そ
こで、図1(a)に示す固定子を、円板上に電気角に換
算して空間角で2/3πづつずらせて配置し、通電する
ことにより回転磁界を形成することができる。FIG. 1 (a) shows a coil corresponding to the stator 1, which is formed on a flat insulating substrate by using a fine processing technique such as a printing technique or a lithograph, and is miniaturized and ultrathin. Is possible. The stator 10 is a pair of coils 1
1, 12 and the coil 11 has terminals 11a, 1
The coil 12 is composed of two wires connected in parallel and wound in a counterclockwise direction starting from winding 1b.
It consists of two parallel-connected wires that are wound clockwise with b being the end of winding, and these are connected in series by a connection wire 13. Since the winding directions of the coils 11 and 12 are opposite to each other, when the stator is energized, one coil forms an N pole and the other coil forms an S pole as shown in FIG. 1B. Therefore, the rotating magnetic field can be formed by arranging the stator shown in FIG. 1A on the disc while converting it into an electrical angle and shifting it by 2 / 3π in terms of the spatial angle, and energizing the stator.
【0008】この固定子は、継鉄を使用しないため、固
定子の両側に発生する磁界を利用することができ、フラ
ットな円板状固定子の両面に同方向に回転する回転磁界
が発生する。両面の回転磁界を利用するため、回転子は
固定子をサンドウイッチ状に挟むように配置し、従来の
固定子の継鉄を回転子に置き換えた形式となっている。
例えば、図2に示すように、固定子10の両側に磁性体
又は非磁性体金属からなる回転子21、22を軸20に
取りつけて配置すれば、回転子21、22を回転駆動す
ることができる。この誘導機は固定子に鉄心がないため
固定子鉄損が生ぜず、また回転子における鉄損は全て出
力トルクに還元される。即ち、ヒステリシス損はヒステ
リシスモータとしてのトルク、渦電流損は誘導電動機と
してのトルクとして作用するからである。また、固定
子、回転子とも継鉄が存在しないため重量の軽減が可能
のみならず鉄損が存在しないために高周波動作が可能で
あり、従来の誘導機と比較して単位重量当たりの出力増
加も可能である。また、前述したように、固定子はフラ
ット形状であるので、固定子と回転子の対向面積を大き
くして磁路の断面積を大きくするとともに、固定子と回
転子間のギャップを小さくして磁路長を短くすることが
できるので、継鉄を使用しなくても磁気抵抗を小さくし
て磁界強度を大きくとることができ、十分な回転駆動力
を得ることが可能である。Since this stator does not use a yoke, the magnetic fields generated on both sides of the stator can be utilized, and a rotating magnetic field rotating in the same direction is generated on both sides of the flat disk-shaped stator. . In order to use the rotating magnetic fields on both sides, the rotor is arranged so that the stator is sandwiched between sandwiches, and the yoke of the conventional stator is replaced with the rotor.
For example, as shown in FIG. 2, if rotors 21 and 22 made of a magnetic material or a non-magnetic metal are attached to the shaft 20 on both sides of the stator 10, the rotors 21 and 22 can be driven to rotate. it can. In this induction machine, since the stator has no iron core, stator iron loss does not occur, and all iron loss in the rotor is reduced to output torque. That is, the hysteresis loss acts as the torque of the hysteresis motor, and the eddy current loss acts as the torque of the induction motor. In addition, since there is no yoke on both the stator and rotor, weight can be reduced, and high frequency operation is possible because iron loss does not exist, increasing the output per unit weight compared to conventional induction machines. Is also possible. Further, as described above, since the stator has a flat shape, the facing area between the stator and the rotor is increased to increase the cross-sectional area of the magnetic path and the gap between the stator and the rotor is decreased. Since the magnetic path length can be shortened, the magnetic resistance can be reduced and the magnetic field strength can be increased without using a yoke, and a sufficient rotational driving force can be obtained.
【0009】次に、本発明の誘導機により得られる出力
トルクについて説明する。対称座標法により、正相分に
対する回路方程式は、 と書ける。ここに、Eは固定子相電圧、I1 は固定子電
流、I2 は回転子電流、R1 は固定子の抵抗、R2 は回
転子の抵抗、X1 は固定子リアクタンス、X2は回転子
リアクタンス、sはすべり、jは(−1)1/2 である。
また、(1)式におけるすべりsは、 s=(ω─ωm )/ω, ……(2) で定義される。ここに、ωは励磁電流の周波数、ωm は
機械的角速度である。Next, the output torque obtained by the induction machine of the present invention will be described. By the symmetric coordinate method, the circuit equation for the positive phase component is Can be written. Where E is the stator phase voltage, I 1 is the stator current, I 2 is the rotor current, R 1 is the stator resistance, R 2 is the rotor resistance, X 1 is the stator reactance and X 2 is Rotor reactance, s is slip, and j is (-1) 1/2 .
The slip s in the equation (1) is defined by s = (ω-ω m ) / ω, (2). Where ω is the frequency of the exciting current and ω m is the mechanical angular velocity.
【0010】変換マトリックスAを次のように定義す
る。 (1)式は次式のように変換される。 あるいは、第2列に1/a2 を乗ずることにより、 ここで、a=R1/2 とすると、(4)式は、 となる。ここで、無負荷の条件、すなわち(5)式にお
いて、s≒0、I2 ´≒0とおくと、抵抗R1 、リアク
タンスX1 は、 R1 =P0 /3I1 2 X1 ={(E/I1 )2 −R1 2 }1/2 ……(6) ここにP0 は無負荷時における全入力である。ロック条
件、すなわち(5)式においてs=1とおくと、次の関
係が得られる。The transformation matrix A is defined as follows. The equation (1) is converted into the following equation. Alternatively, by multiplying the second column by 1 / a 2 , Here, when a = R 1/2 , the equation (4) is Becomes Here, if s≈0 and I 2 ′ ≈0 are set in the no-load condition, that is, in the equation (5), the resistance R 1 and the reactance X 1 are R 1 = P 0 / 3I 1 2 X 1 = { (E / I 1 ) 2 −R 12 2 } 1/2 (6) where P 0 is the total input when there is no load. When the lock condition, that is, s = 1 in the equation (5), the following relationship is obtained.
【0011】 α1 =P1 /(3I1 2 )−R1 ={Xm 2 /R2 }/{1+(X2 /R2 )2 } α2 =X1 −{(E/I1 )2 −(α1 +R1 )}1/2 ={Xm 2 ・X2 /R2 2 }/{1+(X2 /R2 )2 } ……(7) ここに、P1 はロック条件における全入力エネルギであ
る。(7)式により、(5)式の他のパラメータは次式
によって得られる。[0011] α 1 = P 1 / (3I 1 2) -R 1 = {X m 2 / R 2} / {1+ (X 2 / R 2) 2} α 2 = X 1 - {(E / I 1 ) 2− (α 1 + R 1 )} 1/2 = {X m 2 · X 2 / R 2 2 } / {1+ (X 2 / R 2 ) 2 } ... (7) Here, P 1 is locked. It is the total input energy in the condition. From the equation (7), the other parameters of the equation (5) are obtained by the following equation.
【0012】 X2 /R2 =α2 /α1 Xm /R2 1/2 =[α1 {1+(α2 /α1 )2 }]1/2 ……(8) これらのパラメータを用いて、機械的出力Pm 、トルク
Tm とすると、 Pm =3{(1−s)/s}I2s´2 [W] Tm =3{(p/sω)}I2s´2 [N−m] ……(9) ここに、pは磁極対数、I2s´はすべりsのときの回転
子電流である。X 2 / R 2 = α 2 / α 1 X m / R 2 1/2 = [α 1 {1+ (α 2 / α 1 ) 2 }] 1/2 (8) If the mechanical output is P m and the torque is T m , then P m = 3 {(1-s) / s} I 2s ′ 2 [W] T m = 3 {(p / sω)} I 2s ′ 2 [N−m] (9) where p is the number of magnetic pole pairs, and I 2s ′ is the rotor current at the time of slip s.
【0013】図3はあるすべりsにおける全入力エネル
ギおよび固定子電流を測定して得られたトルク対回転速
度の実験値と計算値とを示すものである。図3から分か
るように、(9)式によって得られた計算値とほぼ符合
する実験値が得られることが分かる。FIG. 3 shows the experimental value and the calculated value of the torque versus the rotational speed obtained by measuring the total input energy and the stator current at a certain slip s. As can be seen from FIG. 3, it can be seen that the experimental value that substantially matches the calculated value obtained by the equation (9) is obtained.
【0014】図4は本発明で使用する回転子の例を示す
図である。前述したように、本発明で使用する回転子の
材質は磁性体でも非磁性体金属のどちらでもよく、図4
(a)に示すものは、回転子30がフラットな塊状円板
であり、前述した固定子と対向配置することにより、固
定子で発生した回転磁界により回転トルクが発生する。
図4(b)は図4(a)の塊状円板の中心部分を中抜き
して孔31aを形成した回転子31を示しており、中心
部分の磁束は回転トルクに対する寄与が小さく、中抜き
することにより鎖交磁束を円板の周辺部分に集めて回転
トルクを大きくすることができる。FIG. 4 is a diagram showing an example of a rotor used in the present invention. As described above, the material of the rotor used in the present invention may be either magnetic substance or non-magnetic substance metal.
In (a), the rotor 30 is a flat massive disk, and by arranging the rotor 30 so as to face the above-mentioned stator, a rotating torque is generated by the rotating magnetic field generated in the stator.
FIG. 4 (b) shows a rotor 31 in which the central portion of the massive disc of FIG. 4 (a) is hollowed out to form a hole 31a. By doing so, the interlinking magnetic flux can be collected in the peripheral portion of the disk to increase the rotating torque.
【0015】図4(c)はフラットな円板に放射状にス
リット32aを形成した篭形回転子32を示しており、
スリット32により渦電流の経路を制御してインピーダ
ンスを適宜変更し、所望のトルクが得られるものであ
る。図4(d)は放射状にスリット33aを形成すると
ともに、さらに中心部を中抜きして孔33bを形成した
回転子33を示しており、図4(b)と同様に回転トル
クへの寄与が小さい中心部をくり抜いて回転トルクの増
大を図っている。図4(e)は篭形回転子のスリットを
斜溝としたもの、図4(f)は図4(e)のものをさら
に中抜きしたものであり、スリットを斜溝とすることに
より回転磁界の変化を滑らかにして空間高調波の影響を
削減し、滑らかな回転を得ることができる。FIG. 4 (c) shows a cage rotor 32 in which slits 32a are radially formed on a flat disc.
The slit 32 controls the path of the eddy current to appropriately change the impedance and obtain a desired torque. FIG. 4 (d) shows a rotor 33 in which slits 33a are radially formed and a hole 33b is formed by hollowing out the central portion, and the contribution to the rotational torque is the same as in FIG. 4 (b). The small central part is hollowed out to increase the rotational torque. Fig. 4 (e) shows a cage-shaped rotor with slits formed as diagonal grooves, and Fig. 4 (f) shows the one shown in Fig. 4 (e) further hollowed out. The change of the magnetic field can be smoothed to reduce the influence of spatial harmonics, and smooth rotation can be obtained.
【0016】このように、回転子は単純なコイン状の円
盤(いわゆるSolid Rotor)でもよく、回転
子の電流経路と電気抵抗を制御するために円盤の中心か
ら放射状にスリットを設けた形式(いわゆる篭型回転
子)でもよく、回転子の構造は極めて単純であり、容易
に超小型化が可能である。また、スリットを円盤の中心
から放射状に設けた回転子は、固定子と同様に印刷技術
やリソグラフ等の微細加工技術を用いて容易に超小型化
が可能である。また、回転子は必ずしも固定子全体を覆
う必要がなく、中心部が中空化した固定子コイルに対し
ては回転子も固定子コイル部分のみを覆う中空化した形
式でよい。このため、回転子の中空化した部分にファン
等を取り付ければ、極めて薄型の換気扇等が実現でき
る。また、高出力化の一方法として2個の固定子コイル
に3個の回転子を交互に挟む形式も可能である。As described above, the rotor may be a simple coin-shaped disc (so-called Solid Rotor), and a type in which slits are radially provided from the center of the disc to control the current path and electric resistance of the rotor (so-called solid rotor). It may be a basket-type rotor), and the structure of the rotor is extremely simple, and it is possible to easily miniaturize it. Further, the rotor having the slits radially provided from the center of the disk can be easily miniaturized by using a printing technique or a fine processing technique such as a lithograph like the stator. Further, the rotor does not necessarily have to cover the entire stator, and for a stator coil having a hollow central portion, the rotor may have a hollow structure in which only the stator coil portion is covered. Therefore, if a fan or the like is attached to the hollow portion of the rotor, an extremely thin ventilation fan or the like can be realized. Further, as one method of increasing the output, a method of alternately sandwiching three rotors between two stator coils is also possible.
【0017】図5に示すように多相リニヤモータと同様
の原理で移動磁界を発生するU、V、W相のコイルに三
相交流を通電し移動磁界を発生させ、水銀や液体ナトリ
ウムさらに海水等の電気伝導性を持つ液体に直接浸す
と、電気伝導性を有する流体が流動する。従って、従来
の電磁ポンプのように外部に磁性体で構成する磁路が必
要なく、銅損によるコイルの発熱も流体によって冷却さ
れる。また、励磁コイルと流体間に空隙がないために漏
れ磁束と励磁電流は極めて少なく、鉄損がないために高
効率の電磁ポンプの実現が可能となる。As shown in FIG. 5, a three-phase alternating current is applied to U, V, and W-phase coils that generate a moving magnetic field by the same principle as a multiphase linear motor to generate a moving magnetic field, and mercury, liquid sodium, seawater, etc. are generated. When it is directly immersed in the liquid having electrical conductivity, the fluid having electrical conductivity flows. Therefore, unlike the conventional electromagnetic pump, a magnetic path formed of a magnetic material is not required outside, and heat generated in the coil due to copper loss is also cooled by the fluid. Further, since there is no air gap between the exciting coil and the fluid, the leakage magnetic flux and the exciting current are extremely small, and since there is no iron loss, a highly efficient electromagnetic pump can be realized.
【0018】図6はこのような電磁ポンプの一例を示
し、管40内の導電性を持つ流体中に図5で示した移動
磁界発生コイル41を設け、三相交流を通電して移動磁
界を生成すると、導電性流体は矢印42で示す方向に流
動し、電磁ポンプとして動作させることができる。FIG. 6 shows an example of such an electromagnetic pump, in which a moving magnetic field generating coil 41 shown in FIG. 5 is provided in a conductive fluid in a tube 40, and a three-phase alternating current is supplied to generate a moving magnetic field. Once generated, the conductive fluid flows in the direction indicated by arrow 42 and can operate as an electromagnetic pump.
【0019】図7は電磁ポンプを用いた電磁誘導船の例
を示し、船体50の海水に接する部分に図5のコイルを
取付け、コイルに三相交流を通電することにより移動磁
界52を発生し、海水中に生ずる渦電流とコイルの発生
する磁界の相互作用により、船体をコイルの発生する移
動磁界の方向と逆方向(矢印53の方向)に推進するこ
とができる。FIG. 7 shows an example of an electromagnetic induction ship using an electromagnetic pump. The coil of FIG. 5 is attached to the portion of the hull 50 in contact with seawater, and a three-phase alternating current is applied to the coil to generate a moving magnetic field 52. By the interaction between the eddy current generated in seawater and the magnetic field generated by the coil, the hull can be propelled in the direction opposite to the direction of the moving magnetic field generated by the coil (the direction of arrow 53).
【0020】図8は電気自動車用電動機に適用した例を
示し、軸62に円盤状のコイルを配置した固定子60を
形成し、固定子の周囲に回転子となる導体円盤を設置す
ればアウトロータ型の誘導電動機が実現でき、この回転
子を自動車のホイールとしてタイヤを装着すれば4輪駆
動電気自動車用の電動機として使用することが可能であ
る。FIG. 8 shows an example applied to an electric motor for an electric vehicle. A stator 60 in which a disk-shaped coil is arranged on a shaft 62 is formed, and a conductor disk serving as a rotor is installed around the stator to outrow. It is possible to realize a ta-type induction motor, and this rotor can be used as an electric motor for a four-wheel drive electric vehicle if tires are mounted as wheels of the vehicle.
【0021】また、図9に示すように、図5のコイルを
縦に一次コイル71として複数個並べ、これを二次コイ
ルとしての線路72に対向させることによってリニアモ
ータカーを実現できる。図9の構成では、一次コイル7
1の作る磁界が横方向であるため車内に磁界侵入がな
く、磁気誘導障害を逓減化することができる。Further, as shown in FIG. 9, a linear motor car can be realized by arranging a plurality of the coils shown in FIG. 5 vertically as a primary coil 71 and making them face a line 72 as a secondary coil. In the configuration of FIG. 9, the primary coil 7
Since the magnetic field produced by No. 1 is in the lateral direction, there is no magnetic field penetration into the vehicle, and it is possible to diminish the magnetic induction obstacle.
【0022】なお、上記実施例では固定子、回転とも平
板形なものとして説明したが、本発明のフラット誘導機
では必ずしも平板である必要はない。例えば、図10に
示すように、平板形の固定子を環状に曲げて筒形固定子
80とし、同様に筒形に形成した内側回転子81、外側
回転子82の間に間挿させるようにする。なお、回転子
81、82は別体、または一体構成どちらでもよい。In the above embodiment, both the stator and the rotation are explained as flat plates, but the flat induction machine of the present invention does not necessarily have to be flat plates. For example, as shown in FIG. 10, a flat plate-shaped stator is bent into an annular shape to form a cylindrical stator 80, which is inserted between an inner rotor 81 and an outer rotor 82 which are also formed in a cylindrical shape. To do. It should be noted that the rotors 81 and 82 may be either separate members or integrated members.
【0023】また、図11に示すように、固定子90、
内側回転子91、外側92をコーン型として形成するよ
うにしてもよい。筒形、コーン型いずれの回転子の場合
も、図4の場合と同様にインピーダンス制御、空間高調
波の影響の逓減化のためにスリットを形成するようにし
てもよい。As shown in FIG. 11, the stator 90,
The inner rotor 91 and the outer side 92 may be formed in a cone shape. In the case of both the cylindrical rotor and the cone rotor, slits may be formed for impedance control and reduction of the influence of spatial harmonics, as in the case of FIG.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、固定子、
回転子ともに磁束を通す継鉄部分がなく、軽量化が可能
であり、継鉄を使用しないため、固定子の両側に発生す
る磁界を利用することができ、固定子に鉄心がないため
固定子鉄損が生ぜず、また回転子における鉄損は全て出
力トルクに還元される。また、固定子、回転子とも継鉄
が存在しないため鉄損がなく、高周波動作が可能であ
り、従来の誘導機と比較して単位重量当たりの出力の増
加も可能である。また、固定子はフラット形状であるの
で、固定子と回転子の対向面積を大きくして磁路の断面
積を大きくするとともに、固定子と回転子間のギャップ
を小さくして磁路長を短くすることができるので、継鉄
を使用しなくても磁気抵抗を小さくして磁界強度を大き
くとることができ、十分な回転駆動力を得ることが可能
である。As described above, according to the present invention, the stator,
Since there is no yoke part that passes magnetic flux in both rotors, weight reduction is possible, and since no yoke is used, the magnetic fields generated on both sides of the stator can be used, and since the stator does not have an iron core, the stator No iron loss occurs, and all iron loss in the rotor is reduced to output torque. Moreover, since there is no yoke in the stator and the rotor, there is no iron loss, high frequency operation is possible, and output per unit weight can be increased as compared with the conventional induction machine. Also, since the stator is flat, the facing area between the stator and rotor is increased to increase the cross-sectional area of the magnetic path, and the gap between the stator and rotor is decreased to shorten the magnetic path length. Therefore, the magnetic resistance can be reduced and the magnetic field strength can be increased without using a yoke, and a sufficient rotational driving force can be obtained.
【図1】 本発明のフラット誘導機の固定子を説明する
図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a stator of a flat induction machine according to the present invention.
【図2】 フラット誘導機を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a flat induction machine.
【図3】 フラット誘導機のトルクを説明する図であ
る。FIG. 3 is a diagram illustrating torque of a flat induction machine.
【図4】 フラット誘導機に使用るす回転子を説明する
図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a rotor used in a flat induction machine.
【図5】 移動磁界発生コイルを説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a moving magnetic field generating coil.
【図6】 電磁ポンプを説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an electromagnetic pump.
【図7】 電磁誘導船を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an electromagnetic induction ship.
【図8】 電気自動車用電動機を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an electric motor for an electric vehicle.
【図9】 リニアモータカーの例を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a linear motor car.
【図10】 筒形誘導機を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a tubular induction machine.
【図11】 コーン型誘導機を説明する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a cone type induction machine.
10…固定子、11,12…コイル、11a,11b、
12a,12b…端子、13…接続線、20…軸、2
1,22…回転子、30,31,32,33,34,3
5…回転子、32a,33a,34a,35a…スリッ
ト。10 ... Stator, 11, 12 ... Coil, 11a, 11b,
12a, 12b ... Terminal, 13 ... Connection line, 20 ... Shaft, 2
1, 22 ... Rotor, 30, 31, 32, 33, 34, 3
5 ... Rotor, 32a, 33a, 34a, 35a ... Slit.
Claims (9)
形成され、直列または並列接続された少なくとも一対の
コイルパターンを電気角に換算した空間角で2π/n
(nは2以上の整数)づつ異なる位置に配置した平板状
固定子と、固定子に対向してその片側または両側に配置
された平板状回転子とを備えたフラット誘導機。1. A spatial angle converted into an electrical angle of at least a pair of coil patterns which are formed on a thin film substrate and whose winding directions are opposite to each other and which are connected in series or in parallel, and have a spatial angle of 2π / n.
(N is an integer of 2 or more) A flat induction machine provided with flat plate-shaped stators arranged at different positions and flat plate-shaped rotors facing the stator on one side or both sides thereof.
て、回転子は塊状または塊状で中抜きされていることを
特徴とするフラット誘導機。2. The flat induction machine according to claim 1, wherein the rotor is a block or a block and is hollowed out.
て、回転子は放射状にスリットが形成された篭形または
篭形で中抜きされていることを特徴とするフラット誘導
機。3. The flat induction machine according to claim 1, wherein the rotor has a cage shape having radial slits or is hollowed out in a cage shape.
て、篭形回転子のスリットは斜溝からなることを特徴と
するフラット誘導機。4. The flat induction machine according to claim 3, wherein the cage rotor has slits formed by oblique grooves.
て、平板状固定子及び平板状回転子は、平板を環状に曲
げた筒形またはコーン形であることを特徴とするフラッ
ト誘導機。5. The flat induction machine according to claim 1, wherein the flat plate-shaped stator and the flat plate-shaped rotor are cylindrical or cone-shaped in which a flat plate is bent into an annular shape.
て、回転子はスリットが形成された篭形であることを特
徴とするフラット誘導機。6. The flat induction machine according to claim 5, wherein the rotor has a cage shape with slits formed therein.
て、篭形回転子のスリットは斜溝からなることを特徴と
するフラット誘導機。7. The flat induction machine according to claim 6, wherein the cage rotor has slits formed by oblique grooves.
形成され、直列または並列接続された少なくとも一対の
コイルパターンを電気角に換算した空間角で2π/n
(nは2以上の整数)づつ異なる位置に配置した円盤状
固定子と、円盤状固定子を包囲するように配置された回
転子とを備え、該回転子にタイヤを装着したことを特徴
とするフラット誘導機。8. A spatial angle converted into an electrical angle of at least a pair of coil patterns which are formed on a thin film substrate so that the winding directions are reversed and are connected in series or in parallel, and the spatial angle is 2π / n.
(N is an integer of 2 or more) each having a disk-shaped stator arranged at different positions and a rotor arranged so as to surround the disk-shaped stator, and a tire is mounted on the rotor. Flat induction machine.
形成され、直列または並列接続された少なくとも一対の
コイルパターンを電気角に換算した空間角で2π/n
(nは2以上の整数)づつ縦方向にづらせて配置した車
体に固定された1次コイルと、1次コイルに対向配置さ
れた線路側2次コイルとからなり、1次コイルにより移
動磁界を発生させ、線路側2次コイルと磁束を鎖交させ
て車体を推進することを特徴とするフラット誘導機。9. A spatial angle converted into an electrical angle of at least a pair of coil patterns, which are formed on a thin film substrate so that the winding directions are reversed and are connected in series or in parallel, and have a spatial angle of 2π / n.
(N is an integer greater than or equal to 2) The primary coil fixed to the vehicle body is arranged along the vertical direction, and the line side secondary coil is arranged to face the primary coil. Is generated, and the magnetic flux is interlinked with the secondary coil on the line side to propel the vehicle body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4818693A JPH0739096A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Flat induction machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4818693A JPH0739096A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Flat induction machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0739096A true JPH0739096A (en) | 1995-02-07 |
Family
ID=12796360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4818693A Pending JPH0739096A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Flat induction machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0739096A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5594564A (en) * | 1978-10-18 | 1980-07-18 | Card O Matic Pty Ltd | Punch winding machine* axial induction motor and axial induction electric machine |
| JPS6169358A (en) * | 1984-09-10 | 1986-04-09 | Nissan Motor Co Ltd | Induction motor |
| JPH03178832A (en) * | 1989-12-06 | 1991-08-02 | Shikoku Sogo Kenkyusho:Kk | Electric vehicle |
| JPH04169489A (en) * | 1990-11-01 | 1992-06-17 | Taisei Corp | Horizontal retraction and vertical holding structure of transport cage |
-
1993
- 1993-03-09 JP JP4818693A patent/JPH0739096A/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5594564A (en) * | 1978-10-18 | 1980-07-18 | Card O Matic Pty Ltd | Punch winding machine* axial induction motor and axial induction electric machine |
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