【発明の詳細な説明】
汎用ダイナモエレクトリック・マシン
背景
無停電電源装置（ＵＰＳ）の必要性
科学、商業、医学、政府、軍事、通信、および工業の活動では、オフィス、ビ
ジネス、学校、および家庭と同様に、それぞれの役割を果たすために電力が必要
である。電力の突然の中断や故障は、たとえ瞬時であっても、不便であるだけで
なく、これらの活動に損害をもたらしたり、高価な犠牲をもたらすことになる。
コンピュータ・データが失われ、進行中の作業が損害を受け、あるいは生命が危
険にさらされるおそれがある。時には、製造工場の操業を復元するために、また
停電に伴う損害と損失を回復するために、多くの日数や作業努力が必要になるこ
とがある。
これらの設備や活動の多くには、ガスまたはディーゼル・エンジン・ジェネレ
ータ（発電機）やその他のスタンバイ電源装置が使用されているが、突然に電力
が供給されなくなったとき、それに代わってこれらの電源装置を始動し、電力を
供給するためには数秒を要している。エンジンを始動しようとしている数秒の時
間経過の間は電力が供給されていないので、かかる設備に重大な混乱をもたらす
ことになり、損傷や損失の原因にもなりかねない。
電源装置の信頼性
電力会社は、通常は極めて信頼性があるが、管理の及ばない事態が起こること
が時にはあるため、電力供給が中断したり、電力供給が不十分になったり、利用
不能になったりすることがある。パワー・プラント（発電所）の事故や設備障害
あるいは電力ラインやトランスフォーマ、その他の設備に影響する落雷やその他
の偶発的事故は、規模が都市全体からファクトリ、家庭、オフィスへの単一電力
ラインまでに至る区域で電力を遮断するおそれがある。その結果、電力利用者は
突然に、通常は予期しない形で、なすすべを失うことがよくある。
電力会社は、クリーンで無停電の電力を顧客に常時供給することを保証できな
いと顧客に通知している。米国およびカナダ国内のいくつかの電力会社での停電
と混乱のタイプを検討した結果明らかになったことは、一年間といった長期の期
間において、種々の停電の発生頻度と持続時間が、図１に示すような一般的パタ
ーンに集約されることである。図１の棒グラフに示すように、これらの６０Ｈｚ
システムでの停電の約４５％は、持続時間が１０サイクル未満になっている。つ
まり、１／６秒未満になっており、この期間はコンピュータを「クラッシュ」す
るのに必要な時間よりもはるかに長い時間である。停電の２３％は持続時間が１
秒未満であり、停電の１８％は持続時間が１秒から１０秒にわたっている。この
ように、ＡＣ電源の停電の約８６％は持続時間が１０秒を越えていない。しかし
、停電の最後の１４％は持続時間が１０秒を越えているので、多くの電力利用者
にとっては重大な問題にもなっており、その結果、最も高価な損害の原因になっ
ている。さらに、ローカル電力ラインでは、電力会社システム側の力率改善キャ
パシタや他のスイッチングは、顧客側のモータ始動、負荷スイッチングや電気的
に「汚れた負荷(dirty load)」（アーク融解炉など）、エレクトロニク・モータ
・ドライブ、バッテリ・チャージャなどと共に、電圧スパイク、サグおよび電気
的ノイズを、ほとんど定常的に電力ラインに発生しているので、多くの利用者に
とって問題となっている。問題は、ある地域の気候が極端に変化したときにも起
こっている。例えば、米国南東部で寒波が襲ったり、中西部で夏に熱波が襲った
りすると、電力会社のピーク発電能力を超えるような、電力需要が生じるからで
ある。そのような事態が起こったとき、電力会社は、サービス・エリアの連続す
る地区への全電力供給を停止することによって、１５分ないしそれ以上の期間に
わたるブラックアウト（停電）を「順ぐり」に実施して、システム全体の崩壊を
防止する方法をとらざるを得ない場合がある。これらのブラックアウトは、危機
が去るまでに、サービス・エリアの各地区において２〜３時間ごとに繰り返され
る場合がある。
これらの電力品質問題のいくつかを回避するために、電力利用者が信頼を置い
ているのは、外部電源が不十分なときや停電が起こったとき電気機器が機能を続
けるために、電力ラインと電気機器の間に介装された補助電力保護デバイスおよ
び／または電源装置である。多くの場合、これらの補助電源装置は、エレクトロ
ニク・セミコンダクタ（半導体）を電力経路に使用して補助電力の変換と制御を
行なっている。このセミコンダクタ・コンポーネントは、入力ＡＣ電力ラインの
高電圧スパイクによって障害を受けることが時々あり、障害が起こると、保護す
べき負荷が損傷することにもなる。多くのＵＰＳ装置では、外部ＡＣ電源が中断
したとき、電力を機器に供給するために蓄電バッテリ(storage battery)に頼っ
ている。これらのバッテリ・システムは、多くの場合、定格動作時間が５〜１５
分であり、外部電源に別の停電が起こったときバッテリを使用できるようにする
には、数時間にわたるバッテリ再充電が必要になることがよくある。この必要が
起こると、「順ぐり」のブラックアウトや長期の停電が起こったとき、この種の
バッテリは役立たなくなってしまう。さらに、蓄電バッテリを正しく設置するた
めには、酸性ガスや水素ガスの蓄積を防止するために、別室で隔離した通風を行
なう必要がある。鉛蓄電池群の中で、ある蓄電池に障害が起こると（保守不良や
設置不備が原因であることがよくある）、重大な火災や爆発が発生している。最
近では、米国の主要都市では、全市にわたる通信と関連サービスに電力を供給す
るために、大量の鉛電池が使用されている室内で、自然発生的に爆発が起こって
いる。このケースでは、都市の安全システムが数時間にわたって機能障害を引き
起こし、この期間、消防、警察または医療の緊急通信は利用不能であった。また
、酸性流出物を清掃するために、多くの作業と費用が必要であった。さらに、蓄
電バッテリは定期的な保守と再充電が必要である。その設計と用途によっては、
鉛蓄電池システムの寿命は相対的に短命になることがあるので、数年ごとに取替
えの必要が起こる場合がある。蓄電バッテリは温度に影響されやすいので、バッ
テリ温度が約２５℃（７７°Ｆ）以上に上昇すると、急速に劣化する。さらに、
蓄電バッテリの使用後の処分は重大なエコロジー問題になっている。補助発電機
（以下、ジェネレータという）をドライブするように接続されたディーゼル・エ
ンジンや他のエンジンは、多くの場合、外部電源に停電が起こったときス
タンバイ緊急ユニットとして使用されるので、これらのエンジンを始動するため
に蓄電バッテリが必要になるのが普通である。従って、これらのエンジンは、必
要時にバッテリが機能することに大きく依存している。クランクを回すバッテリ
の障害の主な原因の１つとして、これらのエンジン−ジェネレータ・セットでの
始動不能がある。その結果、これらのバッテリには、常時定期的な点検と保守が
必要である。バッテリ・チャージャは、電力システムに電気的「ノイズ」を引き
起こす主要原因になっている。従って、蓄電バッテリを使用またはそれに頼るこ
とを避け、電力経路にエレクトロニク・セミコンダクタを使用する必要がなく、
制御可能な周波数、位相および電圧を出力するＵＰＳシステムの出現が望まれて
いる。かかるシステムによれば、高慣性、低風損ロータで少なくとも１０秒間負
荷に電力を供給し、電力ラインの高電圧スパイクからの最良の絶縁が得られ、外
部エンジンやその他のプライム・ムーバ(prime mover−原動機)に直結すること
が可能になるので、長期間の連続保護が実現される。また、電力会社にとって望
ましい負荷の出現も望まれている。
従来技術
本発明は、米国特許第4,663,536号（１９８７年５月５日特許）、第4,600,873
号（１９８６年７月１５日特許）、第4,177,414号（１９７９年１２月４日特許
）および第3,931,535号（１９７６年１月６日特許）に開示されている発明を改
良したものである。
米国特許第4,663,536号に開示されているモータ・ジェネレータ(motor-genera
tor)構造は２つの高風損ロータ・エンドプレート（端板）を備え、モータとジェ
ネレータに共通のデバイスを格納しているケーシングの外部に突出したシャフト
をもっていない。そのために、外部ＡＣ電源の電力が中断したとき、ジェネレー
タをドライブするための外部エンジンを、実際にはそこに接続することが不可能
になっている。このモータ・ジェネレータを使用する場合、外部電源に障害が起
こったとき、そのモータを始動してＡＣを発生するためには別のスタンバイ・エ
ンジンとジェネレータを始動してＡＣ電源を供給しなければならな
い。
米国特許第4,600,873号には、単一のステータおよびロータ・モータ・ユニッ
トだけが開示され、電気的ジェネレータに変換すること、つまり、電気的ジェネ
レータとして使用することは開示されていない。
米国特許第3,931,535号では、ＡＣモータとジェネレータを結合したユニット
が開示されており、そこでは、誘導モータがジェネレータ・ロータだけを回転し
て、ＡＣ電力を発生するようにしている。図５には、回転シャフトが内側モータ
・ロータによってドライブされ、ステータが誘導モータとジェネレータ・ロータ
・エレメントの周囲に設けられていることだけが示されている。このことから、
本発明の高回転慣性設計、同期運転、およびその他の特徴を知得することはでき
ない。
米国特許第4,177,414号では、本願の発明者２人が特許権者になっており、マ
スタＡＣジェネレータと第２の別設すなわちスレーブＡＣジェネレータ、および
第２のジェネレータの励磁コイルをある位相の単相ＡＣで励磁するＡＣ回路を採
用して、直列に接続したとき、２つのＡＣジェネレータから所望の電圧出力を得
ることが開示されている。上記単相ＡＣの位相をシフトする手段が開示されてい
る。以上のほかに、この特許発明に係るデバイスとその内部の回路からは、本件
発明を想到することはできない。
以上を要約すると、上記従来の特許はいずれも、本願発明の重要な特徴を教示
または開示していない。
発明の概要
本発明は２つのステータを備え、各ステータが電気的ロータと一緒に機能して
、利用者がデュアルＡＣモータとして、あるいはデュアルＡＣジェネレータとし
て、あるいはＡＣモータ・ジェネレータとして選択的に動作させることを可能に
する、独特の汎用ダイナモエレクトリック・マシン(versatile dynamo-electric
machine）を含み、このマシンはケーシングまたは格納体を備え、その中に次の
ものが設けられている。
(a)各々が主巻線(main windings)をもつ２つの分離した電気的ステータであっ
て、少なくとも１つのステータには１つの集中巻線(concentrated windings)ま
たは励磁巻線(exciter windings)が少なくとも備えられている。
(b)高回転慣性をもち、単一の共通ドライブ・プレート を共有し、物理的に結
合され、密接するように間隔が置かれているが、別々に動作可能な電気的ロータ
を備えた共通ロータ構造。各ロータはステータの１つを取り巻き、ロータの各々
は磁化可能永久磁性材料の表面層が付着された高透磁性、低損失コアを備え、表
面層はステータに近接して通過し、その集中巻線を通る単相ＡＣが隣接磁性層を
Ｎ極とＳ極の書込み磁極パターン(written-pole pattern)に磁化し、このように
して得られた磁極がステータの主巻線と作用し合って、ステータ・ロータがＡＣ
ジェネレータとして使用されるときは、負荷にとって望ましい電圧、周波数、お
よび位相のＡＣ電力を発生し、ステータ・ロータがＡＣモータとして使用される
ときは、所望のトルク特性を発生するようになっている。このマシンでは、ロー
タからの外部シャフトが格納体またはケーシングの外側に突出し、物理的負荷を
ドライブすることも、エンジンまたは他のプライム・モーバ（原動機）によって
ドライブされることも可能になっている。
各ステータとそれに関連する電気的コンポーネント・ロータは、ＡＣモータと
してもＡＣジェネレータとしても機能することが可能である。ＡＣモータとして
使用されるときは、マシンは非常に低電流で始動することができ、非常に大きな
慣性負荷をオーバヒート（過熱）することなく加速することができる。従って、
このダイナモエレクトリック・マシンによれば、両ペアのステータ・ロータ・ユ
ニットは、(1) ＡＣを各ステータの主巻線に通し、主巻線へのＡＣと同一周波数
の単相ＡＣを両方のステータの集中巻線に供給するだけで共通モータとして機能
させることも、(2) ロータを回転し、ＡＣ電力出力負荷にとって望ましい所望周
波数の単相ＡＣを両ユニットから集中巻線に通すことによってＡＣジェネレータ
として機能させることも可能であり、(3) 最後に、このダイナモエレクトリック
・マシンは、モータ・ジェネレータとして動作させることも可能である。つまり
、任意の所望周波数のＡＣが主巻線に供給され、同一周波数の単相ＡＣが集中
巻線に供給されるときは、マシンの一方のステータ・ロータ・ペアをドライブ・
モータとして機能させ、負荷に望ましい周波数の単相ＡＣが集中巻線に供給され
るときは、他方のステータ・ロータ・ペアをＡＣジェネレータとして機能させる
ことが可能である。また、このダイナモエレクトリック・マシンは、それが一方
または両方のステータ・ロータ・ペアでモータ・モードで動作しているときは、
外部ＡＣ電源の供給を受けて同期速度で動作することが可能である。マシンの効
率が極めて高いのは、同期速度で動作し、ロータ・ドライブ・プレート が１つ
にコンパクト化されていることと、密接クリアランス構造になっているため風損
が小さいことのためであることが判明した。ロータの回転慣性が高いために、こ
のマシンは、モータとして動作しているときステータとロータの一方のペアまた
は両ペアへの外部ＡＣ電力が中断したとき、自走時間（ライドスルー時間：ride
-through time）が延長されることになる。ジェネレータとして動作する一方ま
たは両方のペアのＡＣ電力出力は、例えば、ＡＣ電力の中断のあとでロータ速度
が変動したときでも、その速度が同期速度の約８０％またはそれ以上である限り
、所望の一定周波数と電圧に保持することができる。
独特のＵＰＳシステムは、本発明のダイナモエレクトリック・マシンをそのク
リチカル・コンポーネントとしてモータ・ジェネレータ・モードで使用すること
により、つまり、一方のステータ・ロータ・ペアをモータとして機能させ、他方
のステータ・ロータ・ペアをＡＣジェネレータとして機能させることにより、実
現することができる。ダイナモエレクトリック・マシンの維持、始動、または動
作にはバッテリは不要である。エンジンまたは他のプライム・モーバはクラッチ
を介してダイナモエレクトリック・マシンのシャフトに直接に係合してエンジン
を即時に始動することができ、そのあとは、エンジンを利用してダイナモエレク
トリック・マシンの動作を継続させることができるので、モータへの外部ＡＣ電
源が中断したとき、ジェネレータからのＡＣを負荷に供給することができる。
主に、始動電流が非常に低く、全回転速度(full running speed)時の効率が高
いために、本発明のダイナモエレクトリック・マシンは、供給電力が単相ＡＣで
あり、単相ＡＣモータとして動作しているとき、非常に有用であることが判明し
た。現在、単相ＡＣ電気モータは商用化されているが、１０ないし１２馬力
（7 1/2〜９ｋＷ）を越えない小さな定格だけで使用されている。定格が高くな
ると、もっと大きな商用単相モータは信頼度が低下し、比較的非効率であるので
、電力会社は始動電流需要が過剰になることから、これらを使用することに積極
的でない。本件出願の発明者は本明細書に開示されているデュアル・ステータ・
ロータ構造を使用して最大４０馬力までの単相モータをテストしたところ、低い
突入電流(inrush current)で始動し、高慣性負荷をオーバヒート することなく
容易に加速し、同期速度までに即時に達して、従来公知のどの単相ＡＣモータも
凌駕する、高い電気的効率で正しく動作することが判明した。
図面の説明
図１は、米国における電力会社電力ラインで停電が起こったときの、停電の経
験的数量と持続時間をグラフである。
図２は、本発明の汎用ダイナモエレクトリック・マシンの垂直面に沿う縦断断
面図である。
図２Ａは、図２に示したマシンの改良例の垂直面に沿う一部断面図である。
図３は、図２に示したIII線に沿う横断垂直断面図である。
図４は、図２に示したダイナモエレクトリック・マシンの自走時間（ライドス
ルー時間）を示すプロット図であり、少なくとも一方のステータ・ロータがモー
タとして動作しており、ＡＣ電源に停電が起こったあとの、シャフトのＲＰＭと
時間との関係をプロットしたものである。
図５は、図２に示したダイナモエレクトリック・マシンを採用するＵＰＳシス
テムを一部は切り欠き、一部は断面により示す正面図である。
図５Ａは、エンジン・スタータ・モータ用のＡＣ−ＤＣ電源装置を示す回路図
である。
図６は、図２に示したダイナモエレクトリック・マシンに接続され、低リプル
ＤＣを出力する補助ジェネレータ・ユニットを示す垂直断面図である。
図７は、回路７Ａおよび７Ｂを有する２つの回路であって、各々の回路が単相
ＡＣを供給することにより図２、図５、図６、図９または図１０のＡＣモータ
の動作を効率化するための回路を示す回路図である。
図８は、従来の単相モータと本発明による単相モータの効率曲線をプロットし
て示すグラフである。
図９は、本発明によるダイナモエレクトリック・マシンを備え、単一のステー
タ・ロータ・ペアだけの構造の、あまり望ましくない改良例を示す縦断垂直断面
図である。
図１０は、図２に示したダイナモエレクトリック・マシンを採用し、機械的負
荷と電気的負荷を同時にサポート する能力をもつ、改良型ＵＰＳシステムを一
部断面図により示す正面図である。
図１１は、モータとして動作し、非常に低い突入電流で始動することを可能に
するために、図２のダイナモエレクトリック・マシンにＡＣ電力を供給する回路
を示す回路図である。
図１２は、モータとして機能して、高トルク始動を可能にするために（図１２
Ｂ）、そして全速度動作を効率化し、モータの入力力率の改善を可能にするため
に（図１２Ｃ）、図２のダイナモエレクトリック・マシンにＡＣ電力を供給する
３つの回路１２Ａ、１２Ｂおよび１２Ｃを含んで成る回路図である。
発明の詳細な説明
以下、図面を参照して説明する。図２は、本発明のダイナモエレクトリック・
マシン１０を示す水平軸に沿った垂直断面図であり、図３は、図２のIII−III線
上に沿った垂直断面図である。ダイナモエレクトリック・マシン１０は開口端の
外側ケーシング１２を備え、図３に示すように、脚またはラグ１５をもつベース
１４が一体に設けられ、ベースには、ボルトまたは他の取付け手段を挿入して、
使用時にマシンを支持台に押し付けて固定するためのホールまたはスロット１５
Ａが設けられている。ケーシング１２は単一のスチールまたはアルミニウム・ケ
ーシングにすることも、別のキャスティング（鋳造物）やコンポーネントから作
って、溶接でおよび／またはボルトで一体にすることも可能である。ケーシング
１２の外側には、一体的にキャストした冷却フィン１６を設けることが可
能である。円滑面の円筒ボア１８は、そのキャスティングの長軸方向に一方の端
から他方の端まで達している。エンドベル(end bell)２０，２０Ａはマシン・ス
クリューなどによってキャスティングの各開口端に取外し自在に取り付けられ、
キャスティングと共に気密格納体を構成している。冷却フィン２４，２４Ａは、
好ましくは、エンドベルの外面の各々に設けられている。
各エンドベル２０，２０Ａは、それぞれ中央に大きな開口２１，２１を有し、
これらの中央開口に隣接するエンドベルの各々の内面には、ヘビー・ベースのス
テータ・サポート・スピンドル３０，３０Ａがそれぞれ、例えば、マシン・スク
リューによって固定されている。エンドベルとスピンドルが対面する個所の接触
面を円滑にし、相互に合致するようにすることが望ましく、そうすれば、各スピ
ンドル上に置かれたステータに発生した熱は、スピンドルからエンドベルに容易
に流れることができる。各ステータ・サポート・スピンドル３０，３０Ａには、
中空の円形ボア３６，３６Ａが長軸方向に貫通しており、このボアは、望ましく
は、その外側または開口接続端側３４，３４Ａが大径で、徐々に径が小さくなっ
ていき、その終端は、それぞれスピンドル内端側３８，３８Ａで最小径断面３２
，３２Ａになっている。スピンドル内端３８，３８Ａは相互に同軸になっており
、あとで抜き出す必要があることから、その間隔はスペースを残すように充分な
距離が置かれている。
スピンドルの各々の外側には、ステータが置かれており、ステータは左側スピ
ンドルに単一コア５０を備え、右側スピンドルに別々のコア５０Ａ，５０Ｂを備
え、コア５０Ａ，５０Ｂ間にスペーサ５０Ｃが介装されている。各コアは低保磁
力(coercive force)で、低損失磁性材料からなり、シリコン・スチールのラミネ
ート のように積層構造になっており、円筒状の外面５１，５１Ａ，５１Ｂを備
えている。コア５０Ｂの軸方向の長さは、好ましくは、コア５０Ａのそれよりも
大幅に長くなっている。各ステータ・コアは、スピンドル内側端のスピンドル３
０と、内側端３８Ａのスピンドル３０Ａの外径と同じ小径の内側ボアを有し、各
コアが端部上を通ってスピンドル本体上にスリップされたとき、スピンドル上に
緊密にフィットするようになっている。組立て時には、コア５０はスピンドル端
３８上を押し込まれて、スピンドル上のショルダ（段部）４０と突き当たるよ
うになっている。スピンドル端３８上にぴったりフィットする中心孔をもつ押え
ワッシャ４２は、ステータ・コア５０の端部に緊密に押し付けられ、その位置に
なったとき、ワッシャは、溶接その他の方法によってスピンドル端３８に固着す
ることができる。絶縁ロッド４４を、コア５０の中心孔と中心合わされたワッシ
ャ４２の中心孔にはめ込んで、接着剤などによって所定位置にロックさせると、
コア・ラミネート が回転するのを防止することができる。右側のステータ・コ
ア５０Ａ，５０Ｂは同じようにスピンドル３０Ａ上にフィットされ、スピンドル
とリジッド結合される。図３に示すように、ステータ５０，５０Ａ，５０Ｂは、
それぞれの円筒状の外面５１，５１Ａ，５１Ｂに縦長スロット４９を有し、これ
らのスロットの大部分には主巻線５３が置かれている。さらに、少なくとも１つ
の集中巻線５３Ｃを有しており、集中巻線の各サイドは、ステータの各々の比較
的狭幅の極５５で分離された１〜３の隣接スロット４９に置かれている。スロッ
ト４９はコア５０の軸にほぼ平行になっているが、斜めにすることも可能である
。コア５０Ａ，５０Ｂはスペーサ５０Ｃによって間隔が置かれ、各コアが分離し
た個々の集中巻線を受け入れ、そのエンド巻きがスペーサ５０Ｃで作られたスペ
ースに置かれるが、主巻線が両方のコア５０Ａ，５０Ｂの合致スロット(matchin
g slots)を通り抜けるようになっている。このダイナモエレクトリック・マシン
が動作速度にあるとき、コア５０Ａの集中巻線の単相電流の位相を、コア５０Ｂ
の集中巻線の単相電流の位相に対して変化させると、ロータ上の磁化層の磁極位
置が、以下で説明するように、同じようにシフトされるので、ステータ５０Ａ，
５０Ｂの共通主巻線に発生する電圧が変化することになる。別々のリード５４，
５４Ａは各々の一部が、当然に相互に絶縁された主巻線と集中巻線の双方に接続
されており、各コアから出て、絶縁ブッシュまたは同等手段を用いて、エンドベ
ルまたはケーシング壁を通り抜けている。マシン１０全体をＡＣモータとして使
用するといった、ある種の応用では、ステータ５０について図示するように、ス
テータ５０Ａと５０Ｂを共に一部品に一体化することが望ましい場合がある。他
の要件を満足するために、５０を含む両ステータは、５０Ａと５０Ｂで示すもの
のように、２つの別々のコア・セクションをもつように作ることも可能である。
ステータ５０をモータとして使用する場合には、ステータ５０
の主巻線へ向うリード５４の一部は、電力ラインなどのＡＣ電源に接続され、他
方、集中巻線から出たリードの一部は主巻線へのそれと同じ周波数の単相ＡＣ電
源に接続されることになる。要件によっては、一方のステータだけに集中巻線を
収容することも可能である。両ステータ５０、５０Ａ，５０Ｂの主巻線はスロッ
トに巻き付けられて配置され、多相ＡＣで励磁されたとき回転磁界を発生するよ
うになっている。
マシンのロータを準備するときは、ベアリング押えメンバまたはハブ４８，４
８Ａがサポート・スピンドルの各々の大径部分３４，３４Ａ内に置かれる。図示
のように、ボール・ベアリングまたはローラ・ベアリング６０，６０Ａは各ハブ
・メンバの内側ボアに置かれ、ベアリングの少なくとも１つのアウタレースは、
スナップ・リングとスプリング・ワッシャの間に保持されている。スプリング・
ワッシャがハブ・メンバの内側ショルダ（段部）に突き当たると、ベアリングが
若干移動し、熱膨張を補償するようになっている。このアセンブリはスピンドル
３０または３０Ａの大径ハブ部分３４または３４Ａに押し込まれ、各々はマシン
・スクリューなどによって、エンドベルに固定される。ハブ・メンバ４８，４８
Ａはベアリングを押えているので、ハブ・メンバをそこに収まっているベアリン
グと一緒に取り外せば、保守を行なうことができる。シャフト７０はマシンの全
長にわたっており、その両端はベアリング６０，６０Ａのインナレース内になじ
むように収められている。シャフト７０は、少なくとも一端７３がエンドベル２
０から突出しているが、シャフトの他端７３Ａはエンドベル２０Ａから突出させ
ることも突出させないことも可能である。ベアリング間のシャフト部分は、それ
が通される中空スピンドル部分に一致する外径をもち、シャフトと内部中空スピ
ンドル３６，３６Ａ間のクリアランスはわずかになるように選択され、セクショ
ン３２と３２Ａでは、シャフトとスピンドル・ボア間のクリアランスは最小にな
っている。３２，３２Ａでのスピンドルの内面は通常はシャフト７０に接触する
ことがないが、ルブリカント充填プラスチック材などの耐摩擦材でライニングま
たはコーティングされている。このようにすると、主ベアリング６０，６０Ａの
どちらかに障害が起こったとき、マシン損傷の可能性が減少する。ベアリングに
障害が起こった場合には、シャフトはこの耐摩擦層上を走行してから回
転を停止するようになっている。シャフト７０の中央部分は、より強固な膨径部
分７１を有しているが、これは、このセクションがロータの高回転慣性コンポー
ネントを支えなければならないからである。膨径部分７１の周面には、２つの強
固で、大径の円形ラジアル・プレート・メンバ７４，７４Ａのハブ７２，７２Ａ
が固着されている。これらは１つに結合されて単一ドライブ・プレートの働きを
する。これは内側ボア１８の付近で、その間に若干のクリアランスを残してその
周面まで達している。プレート７４，７４Ａの外周面から若干離れた位置に、い
くつかの偏心ホール７５がプレートを通り抜けるように、プレート７４とプレー
ト７４Ａに設けられており（なお、後者のホールは図示していない）、エア流が
コア巻線を通ってボア１８のクリアランス・スペースに入り込むようになってい
る。プレート７４Ａのホール７５は同一径であるが、プレート７４のホールから
ある角度をなしてずれており、巻線５２と５２Ａの間が電気的または電磁気的に
結ばれるのを防止している。プレート７４，７４Ａは単一部品として作ることが
できるが、これは好ましい実施例ではない。ラジアル・プレート・メンバ７４，
７４Ａのサイドの外周部分には、円筒スリーブ７６，７６Ａが固着され、その各
々に、ステータ・コア５０，５０Ａが格納されている。これらのスリーブ７６，
７６Ａはプレート７４，７４Ａの一部として鋳造または鍛造することができる。
スリーブの外面と内側ボア１８間に若干のクリアランスが望ましいが、これは、
通常の期待に反して、スリーブ回転に起因する巻線損失が、クリアランス・スペ
ースが小さくなるほど減少することが判明したためである。しかし、このクリア
ランスは、セクション３２でのシャフト７０とスピンドル・ボア間のクリアラン
スよりも若干大きくしておくべきである。３２と３２Ａでのシャフトとスピンド
ル間のクリアランスは、ロータ・シェル７６，７６Ａの外面がフレーム１８の内
側ボアに接触する前に、あるいは磁化層(magnet layer)８２，８２Ａ，８２Ｂの
内側ボアがコア５１，５１Ａ，５１Ｂの外面に接触する前に、シャフトとスピン
ドルの表面が接触するように選択されている。これにより、ベアリングに障害が
起こったとき、大きな損傷や全体損傷が防止される。
スリーブ７６，７６Ａの円筒形内面は、それぞれのステータ・コアの円形外面
と同心になっており、これらのスリーブ内面の各々には、電気的ロータ・コ
ア８０，８０Ａが固着されている。図３に示すように、各ロータ・コア８０，８
０Ａはリング形状にパンチしたシリコン・スチール積層のように、低保磁力磁性
材からなっている。メタル・ロータ・バー８３，８３Ａを採用すると、モータと
して使用されるときはマシンの始動特性が向上し、ジェネレータとして使用され
るときは電気的特性が向上する。メタル・バーは各コア８０に通され、コアのホ
ールにメタル・バー８３がなじむようにはめ込まれるが、これは、溶接によって
エンドリングに固着することが可能である。これらのバーの特性とロケーション
は、集中巻線５３Ｃから発生した磁束が妨げられないようになっている。ロータ
上のラミネート 積層は円筒形の外面を有し、スリーブ７６，７６Ａの各々の円
筒内面と緊密に一致するようになっている。このラミネート 積層は溶接により
、あるいは７６，７６Ａの内面にエンドリング７９，７９Ａを置いて、コア８０
，８０Ａの外端がロータ・シェルに固着された別の内側エンドリングに緊密に圧
接するようにすることにより、所定位置に不動に保持することができる。これら
のリングは溶接により、あるいは他の方法でシェル７６，７６Ａに固着されてい
る。ロータ・コア８０，８０Ａの各々の内面は円筒形状で、ステータ面５１，５
１Ａ，５１Ｂと同心になっている。ロータ・コアのこれらの内面の各々には、フ
ェライトなどの、低電導性で磁化可能な永久磁性材の均一厚層８２が、コア８０
の露出内面全体にわたって、およびコア８０Ａを取り巻く面上に間隔が置かれた
同種の層８２Ａ，８２Ｂ全体にわたって、エポキシ樹脂または他の適当な接着剤
で接着されている。この層８２の露出面はステータの表面５１から均一のクリア
ランス間隔を置いて離れており、層８２Ａ，８２Ｂは表面５１Ａ，５１Ｂから同
じように間隔を置いて離れている。これらの層はすべて、その隣接ステータ表面
と一緒に突出している。動作時には、ロータがステータの回りを回転すると、各
コアに収められた集中巻線５３Ｃは、単相ＡＣで励磁されて、ロータが回転して
ステータを通過するときに連続するＮ磁極とＳ磁極パターンをフェライト層８２
，８２Ａ，８２Ｂに発生することになる。適当な回路とその動作モードは米国特
許第4,177,414号に、特に図１、図２、図３および図６に示されているが、これ
は、適当な位相の単相ＡＣでステータ５０Ａ，５０Ｂの集中巻線を励磁すること
により、ジェネレータとして動作しているとき、これらの２ステータの
主巻線に発生したＡＣ電圧を制御し、調整するのに適している。これを簡単に説
明すると、ＡＣ電圧出力センサが主巻線からの電圧出力が基準電圧に対して変化
したことを検出すると、米国特許第4、177、414号の図１に示すような、電圧大き
さ制御およびシフタは、ドライバ・インバータを通して動作し、小さい方のステ
ータ・コア５０Ａの集中巻線へ送られるＡＣの位相を、大きい方のステータ・コ
ア５０Ｂの集中巻線へ送られるＡＣの位相に対してシフトするようになっている
。磁化層８２Ａ，８２ＢのＮ磁極とＳ磁極は相互に対してシフトするので、両方
のステータ５０Ａ，５０Ｂを通り抜ける主巻線に発生したＡＣ電圧はそれに応じ
て増減する。電圧変化は通常はわずかであるので、小さい方のステータ・コア５
０Ａを採用すると、他方の集中巻線のＡＣに対するＡＣの位相シフトを行なうこ
とができる。ジェネレータの出力位相を、例えば、同一周波数の別のＡＣ電源と
並列して変更する必要がなければ、ステータ・コア５０Ｂの集中巻線の単相ＡＣ
の位相は、通常、一定のままになっている。以上から明らかなように、ＡＣ出力
の高精度制御といった予想外の利点が単一マシン１０の２ステータ・ロータ・ジ
ェネレータ・ユニットから得られる。
ステータをエンドベル上に取り付けるために中空スピンドル３０，３０Ａを採
用した構造は本発明の好適実施例であり、これには、いくつかの利点がある。し
かし、図２Ａに示すように、もっと単純化したステータ取付け構造を採用するこ
とも可能である。この構造では、ロータ・シャフト７０が通される中央円形段付
き開口３３２をもつ円形プレート からなるステータ・サポート ３３０が、各エ
ンドベル（図には、左側のエンドベルだけが示されている）に固着されている。
段付き開口３３２は内部に円筒エリアがあり、これはシャフト７０の面に対して
わずかなクリアランスが置かれている。３３２の段部は、前述したようにシャフ
トを支持するように取り付けられたベアリングに障害が起こったとき、シャフト
が巻線やマシンの他の部品を損傷するのを防止するものである。大径の中央開口
をもつステータ３５０は、エポキシ樹脂などの強力な接着剤により、あるいはマ
シン・スクリューにより、あるいはコアに通したボルトにより、円形ステータ取
付けサポート・プレート ３３０に固着されている。ステータの外端壁は、プレ
ート３３０のかみ合い面と緊密に一致しており、かみ合い面に緊密に押し付けら
れて
いるので、ステータの使用中に発生した熱はプレート ３３０を通ってエンドベ
ル２０に流れ、そこでエンドベルの外側の上を通って外気に排出されるようにな
っている。以上から理解されるように、２ステータの他方の面または内面は、ス
ペーサによって隔離され、シャフト７０によって支持されたラジアル・プレート
・メンバ７４，７４Ａが自由回転できるようにしている。
図２を参照して説明すると、エンドベル２０，２０Ａのすぐ外側の個所で、ベ
アリングから突出しているシャフト７０の端部には、それぞれ冷却ファン９０，
９０Ａが取り付けられ、ロータの動作期間に、ファンがエアをエンドベル上のフ
ィン２４，２４Ａ上に吹き付け、ステータに発生し、そこに伝わる熱を除去する
ようにしている。この熱の除去は、ケーシング内部でエアを移動し、スピンドル
３０，３０Ａの端部からそこへ伝えることにより行なわれる。各エンドベルには
シールドまたはシュラウド９２，９２Ａが取り付けられ、このシールドまたはシ
ュラウドは、好ましくは、冷却エアがケーシング上の冷却フィン１６を横切って
流れるようにする、そらし周縁を備えている。
様々な種類の磁化可能永久磁性材料を、本発明のモータとジェネレータ・ロー
タのどちらにも採用することが可能である。例えば、層８２，８２Ａ，８２Ｂは
好ましくは、フェライトのような非電導性永久磁性材料から作られている。アル
ニコ・アロイなどのメタル永久磁性材料が、例えば、アルニコ・メタル粉末材料
を樹脂バインダと混合することにより、励磁磁束からのうず電流を許容レベルま
で減少するような形で作られていれば、その材料を使用することも可能である。
バリウム・フェライトおよび／またはストロンチウム・フェライトは、本発明を
実施したとき最良の結果をもたらしている。最新で改良された種類のフェライト
および同種の磁化可能永久磁性材料は現在入手可能になっている。他の材料はま
だ開発中であるが、将来、入手可能になった時点で、磁化可能永久磁性材料の層
をマシン１０に作ることが可能にするはずである。モータとジェネレータで良好
な結果を示している、２つのフェライトのヒステリシス曲線は米国特許第4,466,
536号の図６に示されている。Grade ５フェライトの商品名で数年前から市販さ
れている配向バリウム・フェライト(oriented barium ferrite)を、動作中のモ
ータで磁気通路を代表する治具の中でテストした。０．３３インチ
（０．８４ｃｍ）厚のサンプルをヒステリシス・ループ・テストの対象にした。
このテストでは、まず、磁化力を一方向に加え、次に反対方向に加え、サンプル
のガウス誘導を、磁化力のエルステッドと対比させてプロットした。米国特許の
図６の曲線Ｍは、このサンプルのヒステリシス・ループを示している。この材料
の閉路磁気パラメータはＢｒが４０００ガウス、Ｈｃが２３００エルステッドに
なっている。４１１２の名称で市販されているもう１つのフェライトをテストし
たところ、米国特許の図６に示すように、はるかに四角であり、ヒステリシス・
ループＮが小さくなっていた。この最後のフェライトは、Ｂｒが約４３００ガウ
ス、Ｈｃが約１２００エルステッドの閉路特性を示していた。このフェライトは
、ロータ磁極が変化し、高エネルギ・プロダクトを維持している間、はるかに低
いヒステリシス損失を示していた。
多くの応用で判明したことは、マシン１０の制御を独立のＡＣ電源で行うこと
が望ましいことであり、マシン１０を具現化したＵＰＳシステムを制御する場合
には、さらに利点があることが判明した。また、例えば、エンドベル２０Ａのす
ぐ外側の７３Ａの右側シャフト端といったように、シャフト延長部の一方に比較
的小さな永久磁石ＡＣジェネレータを設置すると、これを簡単に実現できること
が判明した。図２の拡大詳細図に示すように、複数の小型磁化永久磁石１２０は
半径方向に一定の距離を置いて、ファン９０Ａのファン・ブレードを支えるハブ
上に取り付けられている。例えば、円形ベアリング・ハブ４８Ａの外面上のエン
ドベル２０Ａには、電気巻線を収めた小型電気的ステータ１２２を支えるメタル
・リングが取り付けられている。シャフト７３Ａが回転したとき、Ｎ極とＳ極が
交互にステータ巻線のそばを通過するように永久磁石が配列されているときは、
ステータ１２２のコアに収められたステータ巻線に交流電流を発生することにな
る。ステータ巻線からのリード１２５は、エンドベルの外面に沿って外部まで延
びており、そこから制御回路の使用個所まで引き出せるようになっている。
前述したように、図２および図３の汎用ダイナモエレクトリック・マシン１０
は、ステータとロータの両ペアがＡＣモータとして機能することにより動作させ
ることができるが、ロータ・ステータの両ペアをＡＣモータとして機能させるこ
とも、一方のペアを単独でＡＣモータとして機能させ、他方をＡＣジェネレータ
として機能させることも可能である。この最後の組合せでは、マシン１０は非常
に有用なＡＣモータ・ジェネレータ・マシンとなる。図７に示すように、マシン
１０をモータ・ジェネレータ構成にすることは、一方のステータの主巻線からの
リードをＡＣ電源に接続し、図７Ｂに示すように、その集中巻線へのリードをス
イッチ経由で主巻線と同一周波数の単相ＡＣ電源に接続することだけで実現され
れるが、集中巻線は図７Ａに示すようにキャパシタ３２４で調整することができ
る。このように接続すると、このステータ・ロータ・ペアは非常に効率的なＡＣ
モータとして動作する。他方のステータ・ロータ・ペアは、主巻線からのリード
を負荷に接続することによりジェネレータとして動作し、集中巻線へのリードに
は、負荷に必要な周波数の単相ＡＣが供給されるが、負荷が周波数に影響されな
い場合には、集中巻線は図７Ａに示すように、キャパシタに接続することができ
る。米国とカナダでは、多くの場合、ＡＣは６０Ｈｚ周波数である。しかし、モ
ータは６０Ｈｚ ＡＣを２極モータのモータ巻線に供給し、異なる周波数の単相
ＡＣをジェネレータ部分の集中巻線に供給することにより動作させることができ
、このような異なる周波数のＡＣ電源はジェネレータから得て、ダイナモエレク
トリック・マシンは同期速度で回転している間に負荷に供給される。シャフトが
外部エンジンで回転するときは、ステータ巻線の両方のペアは同一または別の負
荷に供給できるＡＣを発生するように接続することができる。
外部ＡＣ電力が停電したときの顕著な利点は、ダイナモエレクトリック・マシ
ン１０がモータ・ジェネレータ・モードで動作しているときに得られる。ロータ
の回転慣性が非常に高く、磁極書込みが集中巻線によって行われるので、マシン
は、モータへのＡＣ電源が中断したあと１０〜２０秒オーダの比較的長時間にわ
たって、所望周波数と所望電圧で全定格負荷状態でＡＣ電源の供給を続けること
ができる。このように長い自走特性(ride-through property)があるために、図
２と図３に示すように、マシン１０をモータ・ジェネレータ・モードで使用する
と、その働きをするために必要な連続ＡＣ電源に応じて、多くの影響を受けやす
い応用分野で大きな利点が得られる。このように自走時間(ride-through time)
が長いと、最大でも１０秒までの短時間の外部電源の停電が起こってＡＣ電源が
回復されたとき、十分な時間的余裕をもって負荷にＡＣを供給することができる
。この種の停電は、図１に示すように停電の大部分（最大８６％）を占めている
。電力ラインからの利用可能ＡＣ電源が回復されると、モータは急速に速度を上
げて通常の走行速度になる。停電が長くなった場合は、自走時間が長くなるので
、別エンジンでドライブするＡＣジェネレータのように、交流ＡＣ電源が動作状
態に置かれる。この交流ＡＣ電源から得たＡＣは、ＡＣ負荷へ供給するＡＣの発
生を続けているマシン１０のモータへ供給されるので、電力を受けている負荷機
器は中断することなく動作する。負荷へのＡＣは常時所望電圧と周波数になって
いる。また、非常に重要なことは、ダイナモエレクトリック・マシン１０が巻線
５２と５２Ａ間を電気的、磁気的にほぼ完全に絶縁する構造になっており、しか
も、コンパクトな２ベアリング構造を単純化することである。
図４に示すように、６０Ｈｚ ＡＣで動作する図２の構造の４０馬力（約３０
ｋＷ）ユニットから供給される自走時間の期間がグラフで示されている。これは
全走行速度で３０００ＲＰＭで動作する２極ユニットから得たものである。モー
タへのＡＣ電源が中断したとき、本発明のＡＣマシンは、その速度が３０００Ｐ
ＲＭに減少する前に１１秒以上にわたって全４０馬力（３０ｋＷ）負荷への出力
を維持した。負荷が３０馬力（約２２．５ｋＷ）レベルまで低下したとき、ＡＣ
電力の出力は、ロータ速度が３０００ＲＰＭに低下する前に、１５秒以上にわた
って持続した。ロータの機械エネルギの約３０％は、この自走期間(ride-throug
h period）にＡＣエネルギに変換されたことになる。これらは非常に有用な長い
自走時間インターバルである。あとで詳しく説明するように、図１０はクリチカ
ル・ブロアやポンプなどの機械的負荷に電力を供給し、他方では、停電が１０秒
またはそれ以上持続しているとき、ブロアやポンプおよび関連の電気的コントロ
ールの動作を維持するためにクリチカル電気的負荷に電力を供給する、マシン１
０の応用例を示したものである。
さらに、モータ・ジェネレータとして動作するマシン１０は、比較的コンパク
トで、信頼度のある単純なパッケージ内でドライブ・エンジンと直接に接続する
ことができ、そこでは、外部ＡＣ電源からのＡＣ電力に停電が起こったあと、選
択した時間インターバルでエンジンによってドライブすることができるので、そ
のインターバル期間に、負荷への電力出力の周波数や電圧の中断やきな変化なし
で、ジェネレータからの電力発生を続けることができる。さらに、ユニット１０
の前述したＡＣモータ・コンポーネントは、エンジンによって回転されるＡＣジ
ェネレータに簡単にしかも自動的に変換して、回路に接続することができるので
、元のＡＣ電源からのＡＣ電力の流れに障害が起こると、同じように中断される
照明用の電力やその他の緊急電力を機器に供給することができる。
図５は、図２および図３に示し、説明してきた汎用ダイナモエレクトリック・
マシン１０を具現化した、この種のコンパクトでポータブルの内蔵ＵＰＳシステ
ムを示したものである。このマシン１０は例えば、ファブリケート・スチール製
の強固なベース１０１にマウントされている。ベース１０１上には、弾力性をも
つ絶縁マウントがあり、そこを通してマシン１０の脚１５がボルトでベースに固
定されている。格納ハウジング１０６はベースに取り付けされ、メタル・フレー
ム・メンバ１０４，１０４Ａ，１０４Ｂ，１０４Ｃ，１０４Ｄから構成され、す
べてのメンバは溶接、ボルトその他の手段によって結合され、強固なフレームワ
ームになっている。外面はフレーム・メンバに付着されたスチールなどのシート
１０７で被覆され、格納キャビネットまたはハウジング１０６を構成している。
キャビネット内に容易にアクセスできるようにするために、パネルの１つまたは
２つ以上、特に、図面に示す前面側と反対側の背面側のパネルはヒンジ付きロッ
ク可能パネルまたはドアにすることができ、パネルがフレームワークに接触する
エッジには、フレキシブル・ガスケットを設けることができる。概略図で示すよ
うに、左側パネルは大径の開口をもち、そこにサーモスタット・コントロール１
０９で動作する移動可能インテーク・ルーバ１０８がはめ込まれ、制御された量
の冷却エアがキャビネット内に送り込まれるようになっている。ルーバ付き空気
出口１１０は、これもサーモスタット・コントロール１０９を備えているが、反
対側の右側パネルに設けられ、マシン１０のケーシング上を通ってきた加熱エア
がキャビネット・ハウジング1０６から逃げるようになっている。
ダイナモエレクトリック・マシン１０のケーシングに取り付けられたブラケッ
ト１１２には、エンジン１１４が取り付けられ、このエンジンはマシン１０のロ
ータをドライブして、モータへのＡＣ電源の入力が、選択した数秒以上の期間に
わたって中断したとき、負荷へ全ＡＣを発生するだけの強力なエンジンである。
エンジン・エグゾースト・パイプ１１６はキャビネット・パネルを通り抜けて外
部まで突出させることができる。そうすれば、エンジン・エグゾースト・ガスを
通風によってベントまたはスタックに送り込むことができる。エンジン１１４は
ドライブ・シャフト１１８をもち、そこにプーリ１１９が取り付けられている。
マシン１０には、シャフト７３Ａと同軸になるように、シャフト１２３が取り付
けられ、このシャフトはベアリング・ペア１２５によって支持され、電気的に動
作可能なクラッチ１２４の外面に取り付けられている。シャフト１２３の端部に
取り付けられたプーリ１２０は、ドライブ・ベルト手段１２２によってドライブ
可能にプーリ１１９に連結されている。１２０と１１９のプーリ径は、最適エン
ジン速度とマシン１０の所望ロータ速度の比率によって決まる。
図５の始動クラッチ部分に関係する拡大図は、マシン１０のシャフト端７３Ａ
のクラッチ・コンポーネントが２ベアリング１２５上に装着されたドライブ・シ
ャフト１２３に連結されている詳細を示している。通常、シャフト端７３Ａは回
転し、クラッチ・ドライブ・ディスク本体１２４Ａである部分を回転可能に支持
している。クラッチ・ドライブ・ディスク本体は軸方向に移動可能なパッド１２
４Ｃを備え、このパッドは通常スプリングによって後退位置に保持されている。
従って、シャフト７３Ａだけが回転し、シャフト１２３は固定している。クラッ
チの電気的に動作可能な部分１２４は、図示のように、ボールベアリングで支持
された固定電磁石１２４Ｂを備え、この電磁石は電流で励磁されると、磁界を発
生し、１２４Ａのクラッチ面を構成するパッド１２４Ｃが磁気的に吸引されてク
ラッチ部分１２４のかみ合い面１２４Ｄと接触したり、離れたりするようになっ
ている。そのようなときは、クラッチはシャフト１２３と係合して、シャフト７
３Ａによってシャフト１２３を回転させる。この種の電気的に動作可能なクラッ
チは公知である。
テストの場合を除き、電気的に動作可能なクラッチは、通常、電源からのＡＣ
電力がマシン１０のモータを動作させていて、電力が中断していない間は、係合
位置にないので、シャフト１２３とプーリ１２０は静止したままになっている。
しかし、ＡＣ電力が中断すると、電磁クラッチ１２４Ｂは、必要とするどの時点
でも電気的コントロール手段によって励磁できるので、プーリ１２０はシャフト
１２３を介して即時にかつ確実にシャフト７３Ａに連結され、シャフトの回転と
一緒に回転する。入力ＡＣ電力が失われると、マシン１０内のＡＣモータへのＡ
Ｃ電力ラインに関連する電子センサは、ジェネレータの集中巻線への単相ＡＣの
供給を開始するように電気的コントロールに通知するので、所望電圧、周波数お
よび位相のＡＣが負荷に継続的に供給される。通常は約３秒から１０秒までの範
囲であらかじめ設定されている、選択した時間インターバルが経過したあと、モ
ータへのＡＣ電源がリスタートしなければ、コントロールはクラッチを励磁する
。ダイナモエレクトリック・マシン１０のロータの回転エネルギは、エンジンを
始動するのに必要なトルクを供給するので、マシン１０のロータが回転して、負
荷に必要な電圧と周波数のＡＣがＡＣジェネレータで継続的に発生することにな
る。電源からの入力ＡＣが失われた瞬時の期間のあとで、利用可能なＡＣ電力が
回復されたときは、電子センサはクラッチを切り、エンジンが始動していれば、
エンジンも切り、ＡＣ電源へのモータ・リードのスイッチをクローズするので、
ＡＣモータとその集中巻線は即時に励磁され、速度を上げ、短時間にマシン１０
はフルスピードで稼働することになる。フルスピードになると、ジェネレータと
モータの双方の集中巻線への単相ＡＣは通常オフにされる。負荷には、この期間
の間、所望の電圧と周波数のＡＣが途切れることなく、あるいは中断することな
く供給される。
以上を要約すると、全停電の約９０％は、動作状態に置かれているエンジン１
１４を必要としない。３秒から１０秒までの選択したこの初期期間にＡＣ電力が
回復しなければ、クラッチ１２４が励磁される。クラッチが励磁されると、プー
リ１２０はドライブ・ベルト１２２をドライブするので、プーリ１１９とエンジ
ン・シャフト１１８がドライブされ、エンジンが回転する。電気的コントロール
はエンジン・イグニッション、燃料系およびガバナを同時にオンにするので、エ
ンジンはシャフトの回転と同時に始動することになる。始動時間を１秒以
下にすることは容易である。この容易で、即時の始動が実現可能になったのは、
マシン１０からの暖気がエンジン上を通過し、エンジンとそのオイルを使用期間
の間常時暖めており、従って最適な始動条件に置かれているからである。始動時
間を遅らせる利点の１つは、停電が数秒間だけ持続するとき、煩わしいエンジン
始動が軽減されることである。エンジンは空冷または水冷ガス・エンジンにする
ことができるが、ディーゼル・エンジンや他のプライム・ムーバを採用すること
も可能である。
別のコントロール・キャビネット１２８は、キャビネット１０６のハウジング
の左側部分のトップ・パネルに付属している。外部ＡＣ電力ライン・ケーブル１
３０はマシン１０とエンジン１１４の両方用のスイッチ類、センサ類、およびコ
ントロール類１３２が置かれているキャビネットに入り込んでいる。キャビネッ
ト１２８にはロック可能フロント・ドアを使用することが好ましい。マシン１０
からのリード５４、５４Ａも、キャビネットに入り込んでおり、そこでは、電気
回路上で動作するセンサとスイッチは回路の動作を制御し、ＡＣ電源からのＡＣ
電力と停電と回復に応じて機能するようになっている。
いくつかの理由で、クラッチ１２４が機能を始める前に、エンジンを部分的に
始動させることが望ましい場合がある。クラッチ１２４が励磁されて、ベルト１
２２によって非回転エンジン・シャフト１１８に連結されている非回転シャフト
１２４とクラッチが係合したとき、シャフト７０はまだ高速で回転しているので
、クラッチ１２４とプーリが受けた大きな初期衝撃負荷がまだ残っている。さら
に、部分的に始動したエンジンは、フルスピードで稼働する前に若干の潤滑を行
なうことができる。部分的始動を行なうには、その電気モータに供給される１２
Ｖ ＤＣ電源を使用して、従来型のエンジン・スタータを使用することができ、
その場合は、スタータは、クラッチ１２４を励磁する約３秒前に動作されること
になる。スタータ・モータへの１２Ｖ ＤＣ電源は、マシン１０のＡＣモータを
使用すると即時に得ることができる。外部ＡＣ電源が停電し、センサがライン・
スイッチを動作させてＡＣ電源からの電力リード５４をカットオフすると、ステ
ータ５０は、まだ回転中のロータの層８２の磁極に応じて、ＡＣ電圧を発生する
ことを開始する。電源に停電が起こったとき、電気センサは、図５Ａに概略
図で示すように、ステップダウン・トランスフォーマへの回路につながるリード
５４に接続するように機能するようにプログラムされている。この場合、ステー
タ５０の主巻線からのＡＣ電圧はステップダウン・トランスフォーマの高電圧巻
線を通るので、低電圧巻線１１５Ｂから例えば、約１２ボルトのＡＣ電流が供給
される。この低電圧は整流器１１５Ｃで約１２ボルトのＤＣ電圧に整流されて、
整流器出力リード１１５Ｄに取り出される。このリードは、直流モータがエンジ
ン・スタータ・ギアに接続されている従来のエンジン・スタータに接続されてお
り、エンジン・スタータ・ギアは、公知のように、スプライン・シャフトを回転
させ、そのドライブ・ギアは遠心作用によってエンジン・シャフト側のピニオン
・ギアとかみ合うように働くので、エンジン・シャフトが回転する。エンジンが
毎分数百回転の速度まで達すると、自身の電力を受けて動作を開始する。この時
点で、エンジン・スタータ・ギアは自動的に後退するので、スタータ・モータは
回路１１５Ｄのスイッチでオフにすることができる。エンジンが動き始めて加速
していくと、スイッチ動作クラッチはクローズし、クラッチ１２４はまだ低速回
転しているギア・シャフトに全出力を伝えるので、ギア・シャフトはフルスピー
ドになるまで即時に加速していく。
ＡＣ定電源を使用するある種の電気機器では、図５のＵＰＳシステムを使用す
ると利点があるが、非常に低リプルのＤＣ（直流）電源が別に必要になる場合が
ある。この要求は、図５のＵＰＳユニット内のマシン１０のシャフト延長部７３
の端部に、図６に示すような直流発生ユニット１５０を接続することにより満た
すことができる。このユニット１５０は、ボルトまたは類似手段によってシャフ
ト延長部７３の端部に取り付けられたハブ・メンバ１５２を備えており、ハブ・
メンバは半径方向に突出したプレート １５４を備え、このプレート は円筒ロー
タ・スリーブ１５６がその周囲に装着されている。ロータ・スリーブ１５６の内
面には、フェライトのように、磁化されると円周方向に連続して配列した多数の
Ｎ磁極とＳ磁極が得られる、磁化可能永久磁性材料からなる比較的均一な厚さの
層１５８が付着されている。この層１５８の露出内面は、シャフト７３と同軸の
円筒形面になっている。ロータと協働するステータ・アセンブリは、円筒形のメ
タル・プレート １６１をエンドベル２０に接続することにより得られる。この
メ
タル・プレートには環状スリーブ１６０が取り付けられ、環状スリーブ１６０は
その内壁に届かない個所までスリーブ１５６に入り込んでいる。環状スリーブ１
６０の外面にはステータ・コア１６２、例えば、スリーブ１６０の外面に固着さ
れた複数の積層接着電気スチール・ラミネート の環状リンクが取り付けられ、
ラミネート 積層の外面１６３のスロットはシャフト軸に対して平行に、あるい
は若干斜めになって走行しており、電気的主巻線１６４がスロット内に収められ
ている。これらのスロットには、図３に示す５３Ｃと同じように、前述したよう
に動作可能な集中巻線を収容することも可能である。コア１６２の外面１６３と
層１５８の間には若干のクリアランスがある。ステータ・コアは単一の連続ラミ
ネート 積層にすることも、図示のように、間に空隙を置いた２つ（または３以
上）の別々の積層にしてコア積層間にスペーサを置くこともできる。コア間に空
隙があると、図２に示す各ステータ・コア５０Ｂ、５０Ｃ内の別々の集中巻線５
３Ｃ（図３）に類似した個別の集中巻線を各コア上に設けることが可能になる。
動作時に、集中巻線の一方の電流の位相が他方の電流の位相に対して変化すると
、ロータ上の磁化層の磁極も同じように変位するので、主巻線全体に発生する電
圧が変わることになる。ロータがステータ・コア１６２の周囲を回転すると、層
１５８の交互のＮ磁極とＳ磁極から数百ヘルツ・オーダの高周波数ＡＣがステー
タ巻線１６４に発生し、この電流はリード１６５によって整流器アセンブリ１６
６へ流れる。この整流器アセンブリは、スリーブ1６０の内面に取り付けられた
平坦な熱伝導リング1６８上に取り付けられた一連のダイオード１６７で構成す
ることができる。これらのダイオードは、ステータからの多相高周波数ＡＣ電流
から非常に低リプルの直流出力を発生し、２つまたは２の倍数のリード１７０は
電気的フィルタ１７１を通り、スリーブ１６０の外側を通って、エンドベル２０
の周面に取り付けられた保護格納ケーシング１７４の外側に設けられた絶縁電気
端子ポスト１７２まで達している。ロータ部品１５４，１５６、サポート・スリ
ーブ１６０，１６１、外部ハウジング１７４およびフィルタ１７１の構造と相互
関係は、ダイオード１６７および巻線１６４からの電磁放射を大幅に減少するよ
うになっている。冷却フィン１７６はケーシング１７４の端に設けることができ
る。ダイオード１６７と巻線１６４から発生した熱はスリーブ１６０と
円形プレート １６１を通してエンドベル２０Ａ上の冷却フィンへ伝えられる。
ファン９０（図２）からダクト１７８を経由してエアをフィン上に通過させると
、さらに冷却を行うことができる。
本発明のダイナモエレクトリック・マシン１０は、一方または両方のステータ
・ロータ・ペアが単相モータとして動作しているときは、顕著な特徴がある。単
相モータは非常に低い突入電流で、静止状態から容易に始動する。従来の単相誘
導モータは、始動時に全負荷稼働電流の６〜１１倍の突入電流を必要とし、この
突入電流は非常に大きいので、重大なライン電圧降下を引き起こす可能性がある
ため、電力会社は約１０馬力（７．５ｋＷ）以上の単相ＡＣモータを単相電力ラ
インに設置することを認めていない。これに対して、本発明の単相モータは全電
圧始動電流が全負荷稼働電流の約２倍であるのが通常であり、これらのモータは
稼働効率も、公知のどの単相誘導モータよりもすぐれている。
本発明の汎用デュアル・ステータ・ロータ・ペア構造をもつ単相ＡＣモータを
始動するには、２つの異なる回路構成を採用することができる。図７における図
７Ａと７Ｂはこれらの２回路を示している。図７Ａに示すように、単相ＡＣ電力
はコンダクタ・ライン３００，３０２によって概略図で示すモータ３０４へ伝達
される。このモータはステータのスロットに配置された主巻線３０６，３０８，
３１０を備え、ＡＣによって正しく励磁されたとき回転磁界を発生するようにな
っている。巻線３０６，３１０は、それぞれライン３００，３０２から直接に単
相ＡＣを受ける。単相ＡＣ電力をコア３０８に供給するために、ライン３００か
らの単相ＡＣはライン３１１によって動作キャパシタ(running capacitor)３１
３の一方の端子へ伝達される。動作キャパシタ３１３の他方の端子はライン３１
２によってモータの巻線３０８に接続されている。モータが動作しているとき、
動作キャパシタ３１３は、通常、巻線３０８に接続されている。ロータの静止状
態から十分に高いトルクでモータを始動するために、動作キャパシタ３１３より
も静電容量（ファラッド）が大きい（通常は、２倍から１０倍の大きさになって
いる）始動キャパシタ(starting capacitor)３１６は、ライン３１１からの単相
ＡＣを一方の端子から受け、このキャパシタの他方の端子はライン３１９によっ
てライン３１２に、次に巻線３０８に接続され、速度感応スイッチ３１８
がライン３１９に挿入されている。スイッチ３１８はモータが始動されるときク
ローズし、単相ＡＣモータのロータがその同期速度の約７０％〜９０％までに達
するとオープンする。このようなオペレーションに適した速度感応電子スイッチ
が使用可能である。遠心スイッチをロータに使用することも可能である。このス
イッチは一定の速度になると、スプリングで調節されて回路をオープンするよう
になっている。モータの励磁巻線または集中巻線３２０は、コア５０，５０Ａの
磁界と、ロータが集中巻線上を通過したときロータ上の磁化材層に発生した磁極
とによって励磁される。集中巻線３２０は、回路コントロール・スイッチ３２２
とチューニング・キャパシタ(tuning capacitor)３２４を含む独立の回路に置か
れている。スイッチ３２２はロータが同期速度の８５％〜９０％までに達すると
クローズする。これを受けて、集中巻線は磁化可能永久磁性材層を、Ｎ磁極とＳ
磁極のパターンに磁化し、これによりモータ・トルクが大幅に増加する。スイッ
チ３２２はモータが同期速度に達するとオープンする。
図７Ｂに概略図で示す回路は、集中巻線３２０への回路にキャパシタがない点
を除けば、図７Ａの回路と基本的に同じである。後者の図では、単相ライン３０
２からのリード３２２はスイッチ３２４の一方の端子に接続され、集中巻線３２
０はスイッチの他方の端子に接続されている。集中巻線３２０の他方の端子は、
主巻線３０６の選択点に結合されているライン３２６を経由している。ライン３
２６へ向う単相ＡＣライン３００からの電圧の位相とレベルは、主巻線３０６の
上記選択接点で調整される。電圧と位相は、巻線３０６，３０８，３１０の回転
磁界に反応したとき高トルクを発生する位置でロータ磁極を磁化するように選択
されている。ある種の場合に採用できる単相モータでは、他の公知の主巻線と始
動−動作キャパシタ構成を利用することが可能である。どの場合も、集中巻線は
基本的には図示のように接続されることになる。
ダイナモエレクトリック・マシン１０を備えた単相ＡＣモータを製造し、ステ
ータとロータの一方または両方のペアをモータとして動作させてテストした。こ
の単相ＡＣモータからは、顕著な動作結果が得られた。図８は、代表的な従来の
市販されている単相公称１２馬力（約９ｋＷ）ＡＣモータ（業界で利用されてい
る）のパフォーマンスを、図２と図３に示す構成のマシン１０などの、４０馬
力（約３０ｋＷ）モータの単相ＡＣモータから得たデータと比較したグラフと表
を示したものである。
現在、商用１２馬力モータは、静止状態から始動されたとき、６０Ｈｚ２３０
Ｖ単相ラインから２６２アンペアを消費し、フルスピード時には、モータは１２
馬力を発生し、消費電流は４７アンペアであった。達成された最高効率は８５％
であった。力率は、０．８２であった。本発明に従って構成された単相モータ（
４０馬力定格）は、２４０Ｖで２４０Ａの始動電流が必要であった。全負荷のと
きの、その電気的効率は９２％以上であり、力率は０．９８〜１．０の範囲であ
った。これらの顕著な結果は、今日の電気業界で使用されている市販の単相ＡＣ
モータの結果よりも、すべての点ですぐれている。
本発明の単相モータの使用は、現在多くの分野で望まれている。これらのモー
タは始動電流が非常に低いので、本発明の単相モータを多くの応用で利用すると
利点が得られる、単相電力ラインは多数存在する。遠隔地の油井は、リモート・
コントロールまたは自動タイム・スイッチで単相モータを単相ＡＣ電源ラインに
接続すると、所望のインターバルでポンプで吸い上げることができる。汚水ポン
プ、灌漑井戸、およびゴルフコース散水用井戸などでは、高価なディーゼル・エ
ンジンに比べて、本発明の相対的に安価で、高効率、高信頼の単相ＡＣモータを
利用可能な単相ＡＣラインで使用することができる。さもなければ、位相コンバ
ータまたは３相ＡＣ電源ラインを必要とする３相モータの使用が現在要求されて
いる。多くの農場では、単相ＡＣが利用可能であるが、必要とする大きなサイズ
の、高信頼の低始動電流単相モータがないために、現時点では、大型の電気モー
タを使用することができない。本発明の単相ＡＣモータによると、利用可能な単
相電源ラインを使用して、これらの要求を容易にかつ効率的に処理することがで
きる。単相または３相電力をジェネレータからクリチカル（臨界）負荷へ供給し
ている間に、図２の設計構造のモータ部分を単相ＡＣ電源から動作できることも
多くの応用にとって非常に重要である。
一部の工業応用分野では、ＡＣ電力を負荷に供給するためにＵＰＳシステムを
必要としているだけでなく、電源のＡＣ電力が停電したあと中断することなく、
あるいはある期間の間、機能を続ける必要のある、モータ・ドライブによる機械
的クリチカル負荷も存在している。この二重の要求が必要になる分野としては、
ガスその他の燃料で点火するオーブンや乾燥システムがある。例えば、ガスはオ
ーブン内のバーナへ圧力下で供給されるので、エア供給ファンやエア・ブロワは
、オーブンの燃焼室内のバーナへ中断することなく、燃焼空気を安定して供給す
るように動作して、ガスを燃焼させなければならない。エア・ファンやブロワが
機能を停止し、未燃焼ガスが燃焼室に残ったり、燃焼室へ流れ続けていると、望
ましくない爆発性混合物が生成され、危険な事態が発生することになる。
図１０は短期のＵＰＳシステム２００を示したもので、ＡＣ電源のＡＣ電力が
そこからコンダクタ２０４を通ってコントロール・ユニット２０６（これは、Ａ
Ｃ電力をリード２０８を経由して、ダイナモエレクトリック・マシン１０を備え
たＵＰＳシステム２００へ供給する）へ流れるのを停止したあと、例えば、１０
〜２０秒の期間の間、機械的出力と電気的ＡＣ電力を電気的クリチカル負荷２０
２へ供給することができるものである。マシン１０のシャフト７３は、例えば、
シャフト上のプーリを介してファンまたはブロアに接続され、ベルト・ドライブ
（図示せず）はファンまたはブロワに接続されたプーリに接続されている。ＡＣ
電源がコンダクタ２０４で中断すると、ダイナモエレクトリック・マシン１０の
高回転慣性によりシャフト７３は回転を続け、ファンまたはブロアは、数秒間の
間、エアを燃焼エリアへ送り込み続けるので、オーブンへ流れるガスの燃焼が保
証されることになる。ほとんどの場合、電力は、最低の許容速度に到達する前に
回復されるので、燃焼その他の処理は中断することなく継続される。この時間の
間は、クリチカル負荷２０２に関連するコントロールは電気的にサポートされる
ので、停電が１０秒以上に続く場合は、炉への燃焼物質の流れを中止することが
でき、エア流は燃焼室を清浄することになる。
ダイナモエレクトリック・マシン１０の両方のステータ・ロータ・ペアがデュ
アルＡＣモータとして動作しているときは、ある種の回路構成を介して、いくつ
かの選択した方法でＡＣ電源の電力をステータ巻線に供給すると、いくつかの動
作上の利点が得られる。そのような動作上の利点の１つは、モータ・ユニットを
静止状態から始動させ、フルスピードまで加速させるとき、突入始動電流を最小
限にする必要があるときに得られる。もう１つの重要な利点は、デュアル・モー
タ・マシン１０が重負荷に接続されていて、負荷を始動し、フルスピードにもっ
ていくために高トルクが必要であるときに得られる。このような重負荷は、石炭
や岩石の粉砕機械で起こり、また、モータで動作するガスまたはエア・コンプレ
ッサが圧縮空気やガス・タンク内で高圧を受けて動作しているとき、およびドラ
イブ・モータを静止状態から始動させる必要があるときにも起こる。さらに、も
う１つの利点は、モータがフルスピードで動作しているとき入力力率を制御する
ことが重要であるときに得られる。
最初のケースでは、つまり、最低突入電流で動作する場合は、デュアル・モー
タ・ダイナモエレクトリック・モータ・ユニットは、最初にＡＣ電力を一方のス
テータ・ロータ・ペアだけに供給すると、両方のステータ・ロータ・ペアが同時
に励磁されていれば、半分のレート で徐々にロータが加速していくことにより
始動される。これを行なう適当な回路は図１１に示されている。この回路では、
例えば、電圧定格が２０８ボルトであるライン・コンダクタＬ，Ｌ２，Ｌ３を有
する３相ラインはＡＣを両方のステータ５０，５０Ａに供給している。この応用
例では、両方のステータは同じように巻き付けられ、各ステータは３つの主巻線
と少なくとも１つの集中巻線をもつ単一コアを備えている。始動時には、スイッ
チＳ１、Ｓ２、Ｓ３は開いているので、ＡＣ電圧はステータ５０Ａに印加されな
い。ＡＣ電源ラインへのメイン・ライン・スイッチ（図示せず）が閉じると、２
０８ボルトのＡＣがステータ５０の３主巻線に供給され、回転磁界を発生するの
で、誘導とヒステリシス・トルクがロータに発生する。これらの始動条件では、
非常に低アンペアの突入電流がＡＣ電源ラインから導入される。ロータはステー
タとロータの両方がＡＣ電源で励磁される場合の通常レート の約半分で加速し
ていく。ロータ速度がフルスピードまたは同期速度の約７５％に達すると、つま
り、入力が６０Ｈｚ ＡＣの２極モータではロータが２７００ＲＰＭに達すると
、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３は閉じられるので、ステータ５０Ａの主巻線が励磁
される。ロータが同期速度の約８５−９０％に達すると、スイッチＳ４とＳ５は
閉じられるので、ステータの集中巻線は、前述したようにその関連磁化層に磁極
を発生し、それによって誘起されるトルクの増加と共に、ロータは急速に加速し
、そのフルスピードまたは同期速度に直ちに到達する。
デュアル・モータ・ユニット１０を高負荷状態で始動させる必要があるときは
、図１２に示す回路を使用すると、利点が得られる。図１２Ａはステータ５０，
５０Ａへの回路を概略図で示したものであるが、ステータ５０は３つの主巻線Ａ
５０，Ｂ５０，Ｃ５０を有し、ステータ５０Ａは３つの主巻線Ａ５０Ａ，Ｂ５０
Ａ，Ｃ５０Ａを有している。ライン電圧が２０８ボルトのときは、主巻線の各々
は約８０ボルト用に巻き付けられる。つまり、ステータの各ペアが図１２Ｂに示
すように、デルタ回路構成で直列に接続されると、総電圧は約１６０ボルトにな
る。回路は、始動時に、３極スイッチが両ステータのすべての主巻線を結合する
と、図１２Ｂのデルタ構成になるようになっている。この結果、通常よりも高い
電流がすべての主巻線を流れるので、この大きな回転磁界が両ロータの磁化層と
作用し合うことにより、非常に大きな始動トルク状態になり、この大きなトルク
は妥当な重負荷に対してロータを動かすことになる。始動または突入電流は必然
的に通常より大きくなるが、それでも、これは同一定格の従来のかご型誘導モー
タよりもはるかに小さくなっている。ロータは加速し、一定の速度まで達すると
（これは、同期速度の約９０％〜１００％の範囲に設定できる）、主巻線へのラ
インに対する３極スイッチが動作して別の位置になるので、図１２Ｃに示すＹ構
成の主巻線が接続され、デュアルＡＣモータは通常のトルク状態で動作すること
になる。ロータがそのフル動作速度の約８５％〜９０％に達すると、両ステータ
の集中巻線５１，５２は主巻線のＡＣと同じ周波数の単相ＡＣで励磁されるので
、磁化層８２，８２Ａは、主巻線の回転磁界と強く反応し合う磁極パターンに磁
化され、ロータは急速に加速して同期速度に到達する。どのような特性が必要で
あるかに応じて、集中巻線５１、５２は、図７または図７Ａに示す巻線３２０と
同じように結線することが可能である。Ｙ結線で接続され、主巻線が必要とする
電圧用に巻き付けられていると、モータは、フルスピードにあるとき、この公称
２０８ボルトを基準にして２７０ボルトのライン電圧で、力率１で動作すること
ができる。電圧が低くなると、モータは進み力率(1eading power factor）で動
作することができる。この後者の場合は、モータは電力会社の電力ラインを利用
すると、従来の誘導モータなどの負荷が原因で起こる、電力会社電力ラインの遅
れ力率(lagging power factor)を補償することができるという利点
が得られる。さらに、集中巻線の１つの位相を、ステータの他の集中巻線のいず
れかの位相に対して変化させると、ステータの主巻線によって生じるトータル逆
ＥＭＦ（起電力）が修正されることになる。この結果、モータの入力力率を、種
々の動作条件に合致するように調整できるという利点が得られる。
通常、マシン１０のモータ・ステータの一方または両方の集中巻線は、ロータ
が同期速度に到達するまでは、モータの始動時にだけ単相ＡＣが供給される。同
期速度に到達すると、集中巻線への単相ＡＣの供給は、図７に示すその回路を開
くことにより中止され、スイッチ３２２が開き、図１１に示すように、スイッチ
Ｓ４、Ｓ５が開く。集中巻線への回路のこれらのスイッチは、同期速度に到達し
たとき動作するセンサによって制御される。しかし、集中巻線へのスイッチを一
定の間隔で閉じて、単相ＡＣを供給することが望ましい場合がある。そのように
すると、ロータ磁界を補正したり、「ハンチング」または動揺するロータ・スピ
ードを解消したあとで、ロータを同期速度に戻すことが可能になる。このように
時間間隔を置いた集中巻線の再励磁が必要になるのは、１秒そこそこの短時間の
間だけである。
図１１と図１２に示す回路とその用途の詳細説明は、デュアルＡＣモータ構成
を動作するための３相ＡＣ電源に限られていた。しかし、両ステータの主巻線に
単相ＡＣを供給するときも、同じような利点が得られる。図７に示す回路はその
ような単相モータを動作するときに使用することができる。市販されているＹ−
デルタ・スタータは、単相モータ巻線用のデルタ−Ｙスイッチング構成に使用す
ることができる。
図２に示すダイナモエレクトリック・マシンの構造を検討すれば、この分野の
精通者に自明であるように、図９に示すように一方のステータ・ロータ・ペア２
５０だけを使用してマシンを構築することができる。これは、低定格の小型マシ
ンが必要である場合にも応用可能であるが、図２に示したデュアル・ステータ・
ロータ構造から得られる、上述した重要な利点のいくつかは失われることになる
。
【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項
【提出日】１９９５年１１月１５日
【補正内容】
請求の範囲
１．電気的に絶縁されたデュアル・ステータと、各々がステータの各々用である
２つの独立した電気的ロータ・エレメントをもつ単一ロータ・アセンブリとを備
えた汎用ダイナモエレクトリック・マシンであって、２つの電気ロータ・エレメ
ントはシャフト上に取り付けられた単一ドライブ・プレート・メンバに固着され
ており、デュアル・ステータとその電気的ロータ・エレメントは一緒になってＡ
Ｃモータとして、あるいは電気的ＡＣジェネレータとして、あるいはＡＣモータ
・ジェネレータとして動作することが可能であるものにおいて、
ａ）その一端から他端までに達している円滑面の内部円筒形の内側ボアをもつ
ソリッド・メタルの外側ケーシングであって、円筒形の内側ボアとその端部の壁
は格納ハウジングを形成しているものと、
ｂ）２つの独立した環状リング形状のステータであって、各ステータはボアの
内端でケーシング壁に取り付けられ、かつ支持されている１つの内端をもち、各
ステータに発生した熱がケーシングの壁へ流れるようになっており、各ステータ
は内端から内側に向かって円筒ボアに入り込むと共に、その両端間に軸方向に分
離スペースを置いて相互に向き合うようになっている端をもち、各ステータは軸
方向にそこを通り抜ける中央開口をもち、各ステータは低損失磁性材料の環状コ
アをもち、該環状コアはボア軸と同軸で、その表面に軸方向に配置されたスロッ
トをもち、該スロットの大部分に主電気巻線を有する外側円筒面をもち、少なく
とも１つのコアは少なくとも１つのペアの隣接スロットを含んでおり、該ペアの
隣接スロットに集中巻線が入っており、主巻線と集中巻線へのリードはケーシン
グ壁を通り抜けており、集中巻線はそのリードを介してコントロール・スイッチ
により単相ＡＣ電源に接続可能であり、主巻線へのリードはＡＣ電源または負荷
のどちらかに接続可能であり、主巻線はＡＣ電流によって励磁されたとき回転磁
界を発生するようにコア・スロットに配置されているものと、
ｃ）円筒ボア内に同軸に配置され、ボアの一端から他端までに達しているロー
タ・シャフトと、ロータ・シャフトを回転可能に支持するベアリングであって該
ベアリングはボアの両端でケーシング壁に取り付けられており、シャフトの少な
くとも一端はケーシングの外部までに届いており、ロータ・シャフトはその間に
クリアランスを置いて、両方のステータ・コアの軸方向の中央開口を通り抜けて
いるものと、シャフトに取り付けられ、ステータ間に軸方向に分離スペースを置
いて外側に半径方向に突出しいる円形メタル・ドライブ・プレート・メンバであ
って、該ドライブ・プレート・メンバはケーシングの円筒形内側ボアに近接して
、その間にクリアランス・スペースが置かれている外周面をもつものと、２つの
円筒形スリーブであって、一方のスリーブはケーシングの内側ボアとスリーブの
外面間に若干のクリアランス・スペースを置いて、ドライブ・プレート・メンバ
の周面の各サイドに取り付けられているものとを備えたロータ・アセンブリであ
って、各スリーブはステータ・コアの一方の全体にわたって取り囲んでおり、各
スリーブの内面には、低保磁力磁性材料の環状円筒形の層が付着され、各層は円
筒形状の表面をもち、その上に、その間に若干の回転クリアランスを置いて、隣
接ステータ・コアの円筒状外面とほぼ同じ広がりをもって、密接して平行になっ
ている、最も内側の露出円筒状表面をもつ磁化可能永久磁性材料の層が付着され
、ステータの各々は、円形メタル・ドライブ・プレート、円筒スリーブおよびシ
ャフトのアセンブリによって他方のステータから電気的および磁気的に絶縁され
ており、該アセンブリは高回転慣性のボディを備えているものとを装備し、
ｄ）この汎用ダイナモエレクトリック・マシンにおいて、ステータ・コアの一
方または両方とその隣接ロータは、
(1)主巻線へのリードがＡＣ電源に接続されて、ステータに回転磁界を発生し
、集中巻線へのリードがＡＣ電源と同じ周波数の単相ＡＣ電源に接続されている
ときＡＣモータとして動作し、集中巻線を流れるＡＣ電流は集中巻線が置かれて
いる隣接スロット間のコア部分を強力に磁化するのに十分になっており、集中巻
線に近接して回転する磁化可能永久磁性材料の層を磁化するのに十分な強さのＮ
極とＳ極が交互になるように、交互の連続するＮ磁極とＳ磁極を発生し、これら
の磁極は隣接ステータの回転磁界と反応して、ロータを静止状態から即時に同期
速度または同期回転速度以下の速度に到達させてその速度に維持させ、あるいは
、
(2)ステータの一方または両方とその関連ロータは、集中巻線へのリードが制
御可能なスイッチを介して負荷に必要な同じ周波数の単相ＡＣ電源に接続されて
いるときはＡＣジェネレータとして動作し、集中巻線には、隣接スロット間のス
タータ・コア部分を磁化するのに十分な強さの単相ＡＣ電流が供給され、集中巻
線に近接して回転するロータ上の磁化可能材料の層を磁化するのに十分な強さの
Ｎ磁極とＳ磁極が交互になるように、交互の連続するＮ磁極とＳ磁極を発生し、
ロータが回転しているとき、励磁巻線のそれと同じ周波数のＡＣ電源をステータ
の主電気巻線に発生し、ＡＣ電源はリードによってこれらの巻線から負荷へ伝え
られ、
(3)このマシンはモータ・ジェネレータとして動作可能であり、一方のステー
タ・ロータ・ペアは他方のステータ・ロータ・ペアのロータを駆動してＡＣジェ
ネレータとして動作させるＡＣモータとして動作し、ロータ・アセンブリの高回
転慣性は、モータ・ステータへの外部ＡＣ電源が中断したとき、ＡＣジェネレー
タ・ペアが所望の周波数のＡＣを負荷のために長時間にわたって発生できるよう
にしたことを特徴とする汎用ダイナモエレクトリック・マシン。
２．請求項１に記載の汎用ダイナモエレクトリック・マシンにおいて、一方の端
から他方の端までに達する円滑面の円筒形の内側ボアを備えたソリッド・メタル
の外側ケーシングは、中央開口をもち、ケーシングの各端に取り付けられて格納
ハウジングを形成するエンドベルを備え、２つのリング形状の独立したステータ
は各々がエンドベルに固着されて支持され、各ステータはケーシングに入り込ん
でおり、各ステータ・コアは軸方向に中央開口をもつリング形状のステータ・サ
ポート上に固定装着されており、リング形状サポートの外面はそのエンドベルの
内面と合致してエンドベルに固着されて、ステータ・コアから熱がステータ・サ
ポートを通り抜けてエンドベルに達し易くし、エンドベルの開口、ステータ・サ
ポートの軸方向の開口およびステータの中央開口はほぼ同軸であり、環状ベアリ
ングはステータ・サポートの軸方向の中央開口の内部内に置かれ、そのアウタレ
ースはエンドベルに固着され、ステータ・サポートにはめ込まれた取外し可能ベ
アリング押えメンバ内に置かれ、ロータ・アセンブリは、ステータ・サポート
内の取外し可能押えメンバに取り付けられた環状ベアリングにその各端が支持さ
れ得いる回転可能シャフトを備え、シャフトは一方の端から他方の端まで達して
おり、少なくとも一方のシャフト端はベアリングを通ってエンドベルの外部から
突出し、ベアリング間のシャフトの外面はステータ・サポートの円形内側部分か
ら一定のクリアランス距離だけ間隔が置かれた第１セクションを含み、シャフト
の後続部分はステータの中央開口を通り抜け、ステータを分離する軸方向のスペ
ースには、高回転慣性をもつロータ・コンポーネントがシャフトに取り付けられ
ており、これらの高回転慣性コンポーネントは、半径方向に突出したメタル・ド
ライブ・プレート・メンバからなり、その周面はその間に若干のクリアランス・
スペースを置いてケーシングの内側ボアまで達しており、２つの円筒形スリーブ
は、スリーブの外面とケーシングの内側ボア間に若干の回転クリアランス・スペ
ースを保つように、各々がメタル・ドライブ・プレート・メンバの周面の各サイ
ドに固定結合されており、前記クリアランスはシャフトとステータ・サポートの
ショルダ間のクリアランスよりも若干大きくなっていることを特徴とする汎用ダ
イナモエレクトリック・マシン。
３．請求項２に記載の汎用ダイナモエレクトリック・マシンにおいて、ステータ
・サポートは、エンドベルの開口に隣接するエンドベルの内面に密接に合致する
比較的大きな外端面をもつ中空スピンドルを備え、該中空スピンドルは、合致す
る面が緊密に接触するようにエンドベルに取り付けられて、熱がスピンドルから
エンドベルへ容易に流れるようになっており、スピンドルの中空はそこを通り抜
けて内端まで達する円筒形状になっており、両スピンドルの内端は相互に同軸で
スペースによって分離されており、ステータ・コアは、スピンドルの大径内面と
緊密に接触する外面と、スピンドルの小径と緊密に接触するリング形状のステー
タの開口がコアを通り抜けるようにスピンドル上に装着されて、サポートを行う
と共に、熱がステータからスピンドルへ良好に流れるようにしており、スピンド
ルはそこに取り付けられ、ステータ・コアをそこに確実に保持する押え手段を備
え、エンドベルに隣接するスピンドル中空の部分は取外し可能ベアリング押えメ
ンバを収めており、そこにベアリングのレースが置かれて定位置に保持され
ており、ステータの外面はスピンドルの円形中空と同軸になっていることを特徴
とする汎用ダイナモエレクトリック・マシン。
４．請求項１に記載の汎用ダイナモエレクトリック・マシンにおいて、各ステー
タ・ロータ・グループの一方または両方のペアはＡＣジェネレータとして機能す
るものにおいて、ＡＣを発生する該ステータ・コア・アセンブリは２つの別々の
セクションからなり、一方のセクションは他方のセクションよりも軸方向に広幅
になっており、セクション間は軸方向のスペースが置かれており、スロットは同
じ主巻線が両方のコア・セクションのスロットを通過するように中心合わせされ
ており、磁化可能永久磁性材料からなる別の層は各ステータ・セクションと半径
方向に同じ広がりをもち、各セクションには別の集中巻線があり、異なる位相シ
フトされた単相ＡＣは一方のセクションの集中巻線の１つを通過し、同じ周波数
の単相ＡＣは他方の集中巻線を通過することにより、各集中巻線が磁極パターン
をその隣接層に発生することを可能にし、該磁極パターンを他方の層のパターン
からシフトすると、主巻線に発生したＡＣ電圧が制御または変更されるようにし
たことを特徴とする汎用ダイナモエレクトリック・マシンの改良。
５．請求項２に記載のダイナモエレクトリック・マシンにおいて、エンドベルの
壁から突出した一方のシャフト端には、シャフトと一緒に回転可能で、シャフト
と同軸になっていて、ケーシング側に内側に突出した低保磁力磁性材料の円筒形
シェルがその周面に取り付けられた、比較的大径の円形プレートを備えたＤＣジ
ェネレータ・コンポーネントが取り付けられており、磁化可能永久磁性材料の層
がシェルの内壁に付着され、該層はシャフトと同軸の露出円筒面を有し、結合さ
れた円形プレートと円筒シェルと磁性材料の付着層は電気ジェネレータのロータ
を構成し、ステータはケーシング端壁に固着され、円形プレートに届かない個所
までロータ・シェル内に突入している小径円筒プレートでなるこのロータと磁気
的に作用し合い、小径シェルの円筒形外面は低保磁力で、低電気的および磁気損
失磁性材料のスロット付きステータ・コアが固着されており、該ステータ・コア
はロータ上の磁化材料層の近くまで達し、その間に回転クリアランス・スペー
スを残してその層とほぼ同じ広がりをもち、電気巻線はステータ・コアの該外面
上の層に配置されて、ロータ上の磁化永久磁性材料層がステータの周囲を回転し
たときＡＣ電圧を発生するようになっており、シュラウド・メンバはハウジング
に取り付けられてロータとステータを格納し、小径シェルの内壁とシャフト間は
環状スペースが置かれ、このスペースには、シェルの壁に取り付けられた電気的
整流エレメントと電気的フィルタ・エレメントが配置され、ステータ巻線から電
気的整流エレメントとフィルタ・エレメントへのリードは整流された直流電流を
発生することを可能にし、整流手段とフィルタ手段からの電気リードはシュラウ
ド壁を通り抜けて整流された電流を負荷へ伝達し、フィルタ・エレメント、小径
円形シェル、円形プレートおよび外側円形シェルは電気的および磁気的シールド
となって、整流器および巻線によって発生した電磁放射の漏れを制限するように
したことを特徴とするダイナモエレクトリック・マシン。
６．請求項５に記載のダイナモエレクトリック・マシンにおいて、ＤＣジェネレ
ータ・コンポーネントのステータのスロットには、集中巻線と、単相ＡＣを集中
巻線へ供給するリードとが収められており、集中巻線は、回転して集中巻線を通
過するとき、磁化可能磁性材料の層にＮ磁極とＳ磁極のパターンを発生できるこ
とを特徴とするダイナモエレクトリック・マシン。
７．停電および電圧と周波数変動の影響を受けるＡＣ電源からＡＣの入力を受け
るＵＰＳシステムであって、該ＵＰＳシステムは無停電の制御可能ＡＣ電圧と周
波数を負荷に供給する機能を備え、該ＵＰＳシステムは請求項１に記載のダイナ
モエレクトリック・マシンを装備してものにおいて、一方のステータとその関連
ロータは、主巻線へのリードが、ＡＣ電源からの使用可能なＡＣの流れに感応す
るセンサによって動作可能なスイッチをもつ回路を通してＡＣ電源に接続され、
その集中巻線のリードが、制御可能スイッチを通してＡＣ電源の同じ周波数の単
相ＡＣに接続されているときは、ＡＣモータとして動作し、他方のステータ・ロ
ータ・ユニットの方はＡＣジェネレータとして機能し、集中巻線からのリードは
、制御可能スイッチを通して、負荷に必要な周波数の単相ＡＣ電源に接続され
ており、主巻線はその出力リードが負荷に接続されており、さらに、
ａ）ダイナモエレクトリック・マシンのハウジングはベース上に架設され、そ
こに接続されたクラッチ手段をもつ結合手段は、エンドベルの外側に突出したシ
ャフトの一端側に取り付けられており、クラッチのコントロール手段は、電源か
らの使用可能なＡＣ電力を利用してモータを動作している間は、シャフト端を結
合手段から切り離すように動作可能であり、スイッチ手段はＡＣモータへのリー
ドに動作可能に接続されており、モータへのリードのＡＣの流れに感応する電気
センサ手段は、停電または他の障害が電源のＡＣの流れに起こったとき、リード
のＡＣの流れを中断するように、最後に挙げたスイッチ手段を急速に動作させる
働きをし、
ｂ）エンジンもベース上に架設され、該エンジンはエンジンの始動と所望の速
度までのエンジンの加速を可能にするコントロール手段を備え、該エンジンは結
合手段に接続可能である出力シャフトをもち、該出力シャフトは、クラッチ手段
がアクチュエートされたときモータ・ジェネレータからのシャフトによってドラ
イブ可能になっており、
ｃ）電気センサ・コントロール手段は、電源に接続されたリードのＡＣに障害
または停電が起こり、モータへの使用可能なＡＣの流れが中断したとき機能して
、エンジン・コントロールを励磁するのと同時にクラッチを作動させてエンジン
・シャフトが動作可能にモータ・ジェネレータ・シャフトに結合されるようにし
、これにより、モータ・ジェネレータ・ロータの回転エネルギはシャフトに伝達
され、エンジンを即時に回転させことにより、エンジンは始動し、フル動作速度
まで急速に加速し、ジェネレータを通常速度にして、エンジン始動に先立つ期間
だけでなく、エンジン始動時の期間にも、所望電圧と周波数のＡＣを発生し続け
るようにし、コントロール手段は、電源の正常ＡＣが回復したときも機能して、
エンジン・シャフトを切り離し、エンジンをオフにすると同時に、モータへのリ
ードをＡＣ電源に再接続するようにクラッチと結合手段を動作させ、所望電圧と
周波数のＡＣが負荷へ流れるのを中断することなく、システムは電気バッテリな
しで動作できることを特徴とするＵＰＳシステム。
８．請求項７に記載のＵＰＳシステムにおいて、格納体はモータ・ジェネレータ
およびエンジンを取り囲んで保護し、該格納体はモータ・ジェネレータからの加
熱エアをエンジン上を通過させて、エンジンを所望温度に保ち、即時の始動とフ
ルスピードへの急速加速を可能にする手段を備えていることを特徴とするＵＰＳ
システム。
９．請求項７に記載のＵＰＳシステムにおいて、比較的低電圧の直流スタータと
関連のギア・ユニットを備えたエンジン・スタータは、エンジン・シャフトに連
結され、該ユニットは、直流電流がスタータ・モータ、ＡＣ−ＤＣ整流器を含む
電気回路、ステップダウン・トランスフォーマに供給されたとき動作可能であり
、ステップダウン・トランスフォーマの低電圧巻線は整流器をもつ回路内にあり
、その高電圧巻線はダイナモエレクトリック・マシンのＡＣモータの主巻線と共
に電気的に動作可能なスイッチを含む回路内にあり、該スイッチは、電源からモ
ータへのＡＣ電流の流れが中断していないで、障害が生じていない間は開いてお
り、しかし、モータ・ロータがまだ高速で回転している間に、モータへの該スイ
ッチ手段が動作して、ＡＣ電源へのモータ・リードを切り離すと、モータ・ロー
タの主巻線は、電源からモータへのＡＣ電力が切り離されたあとＡＣを発生し、
約２秒から５秒の一定の遅延時間が経過すると、電気的に動作可能なスイッチは
閉じるので、モータの主巻線からのＡＣ電力はステップダウン・トランスフォー
マへ伝えられ、トランスフォーマから発生した低電圧ＡＣは直流に整流されてス
タータ・モータに伝えられると、スタータ・モータは自動的にスタータ・シャフ
トのクランクを回してエンジンを始動させることを特徴とするＵＰＳシステムの
改良。
１０．請求項７に記載のＵＰＳシステムにおいて、電気的コントロール手段はタ
イミング手段を含んでおり、該タイミング手段は、ＡＣ電源からの使用可能なＡ
Ｃ電力が中断してから、エンジン・コントロールを励磁しクラッチを作動させる
までの一定の時間期間にセットすることができ、この一定時間期間の間に、電源
からの使用可能な電力が回復したときスイッチを閉じて前記使用可能なＡＣの
流れがモータに戻るように機能し、ロータの回転慣性により、エンジンが始動さ
れていない間に、所望電圧と周波数のＡＣが前記一定時間期間の間に連続的にか
つ中断することなく供給されるようにしたことを特徴とするＵＰＳシステム。
１１．請求項１に記載の汎用ダイナモエレクトリック・マシンにおいて、両ステ
ータとその関連電気ロータは、ステータの各々の主巻線がＡＣ電源からＡＣを受
けるときはデュアルＡＣモータとして機能するものにおいて、電気回路はＡＣ電
源と各ステータの主巻線に接続可能であり、各ステータの主巻線は、ＡＣ電源で
励磁され、関連のロータの磁化可能磁性材料の層と反応したとき回転磁界を発生
してロータの回転を始動し、該電気回路は一方のステータへ向かう部分にスイッ
チ手段と、ロータが静止状態から始動されるとき該スイッチ手段を開く手段を含
み、マシンの始動時に該回路がＡＣ電源に接続されると、一方のスタータだけが
電源からＡＣを受けて、非常に低い突入始動電流がマシンに流れ込んでロータが
その通常フルスピードの約７５％に達するまで加速するようにし、その速度に達
すると、回路内のスイッチ手段は閉じ、電源からのＡＣ電力が他方のステータに
も供給され、ロータがフルスピードの約８５％〜９０％に達すると、単相ＡＣが
両ステータの集中巻線に供給されるので、集中巻線は移動中の両ステータの磁化
可能磁性材料層をＮ磁極とＳ磁極のパターンに磁化し、この磁極パターンは両ス
テータの回転磁界と強く反応するので、ロータは急速に同期速度まで加速してい
き、同期速度に達すると、集中巻線へのＡＣ電源が切り離されて、マシンのステ
ータの突入電流は前記始動時に、常時低レベルに保たれるようにしたことを特徴
とする汎用ダイナモエレクトリック・マシンの改良。
１２．請求項１に記載のダイナモ・エレクトリック・マシンにおいて、ステータ
とその関連ロータの両ペアがＡＣモータとして機能するものにおいて、両ステー
タの主巻線は各々がＡＣ電源からのライン電圧の５０％〜７０％がそこに印加さ
れるように巻き付けられて、直列に接続されており、集中巻線の単相ＡＣの位相
を、他方のステータの集中巻線へ向かう単相ＡＣの位相に対して変化させること
により、直列のステータ巻線から発生する逆起電力を、従ってフルスピードで動
作しているときのモータの力率を変化させるようにしたことを特徴とするダイナ
モエレクトリック・マシン。
１３．請求項１に記載のダイナモエレクトリック・マシンにおいて、第１ステー
タはＡＣ電源に接続され、第２ステータは、負荷に接続されているものにおいて
、第１ステータの主巻線へのリードへの回路にスイッチが介装され、ＡＣ電源か
らの使用可能なＡＣが失われると即時にスイッチを動作させて、障害を起こした
ＡＣ電源から回路を切り離すための手段が設けられ、第１ステータからのリード
は、機能を続けるようにダイナモエレクトリック・マシンの近くに置かれている
照明および補助電気機器へ、第２ステータによって負荷に供給されているＡＣ電
力と同時に、ＡＣ電力を供給することができる電気回路に接続されていることを
特徴とするダイナモエレクトリック・マシン。
１４．請求項１に記載のダイナモエレクトリック・マシンにおいて、ステータ・
ロータの両ペアはモータとして動作しており、ステータの主巻線は直列に接続さ
れているものにおいて、ステータの集中巻線は各々が、一方の集中巻線の単相Ａ
Ｃの位相を、他方の集中巻線のＡＣの位相に対してシフトすることにより、一方
の磁気層のＮ磁極とＳ磁極が他方の磁気層の磁極に対してシフトさせ、これによ
り、発生した逆ＥＭＦを同じ主巻線で変化させ、これによりダイナモエレクトリ
ック・マシン１０の入力力率を改善する手段に接続された電気回路内に置かれて
いることを特徴とするダイナモエレクトリック・マシンの改良。
１５．請求項１に記載の汎用ダイナモエレクトリック・マシンにおいて、両方の
ステータとその関連電気ロータは、ステータの各々の主巻線がＡＣ電源からＡＣ
を受けているときデュアルＡＣモータとして機能しており、各主巻線は主巻線が
直列に接続されているとき電源電圧の６０％〜７０％に相当する電源で動作する
ように設計されているものにおいて、重負荷での静止状態からの始動時にマシン
から非常に高いトルクを発生するようにした改良であって、ＡＣ電源と各ステー
タの主巻線に接続可能な電気回路を備え、主巻線はＡＣで励磁されたとき、その
関連ロータの磁化可能磁性材料層と反応する回転磁界を各ステータに発生して、
ロータの回転を引き起こし、前記電気回路は、一方のステータの主巻線の各々を
他方のステータの対応する主巻線に直列に接続する手段と、直列に接続された両
ステータの主巻線間がデルタ結線されるようにこれらの巻線を接続し、これによ
り主巻線に高電流の流れを発生し、もってロータに強力なトルクを発生し、比較
的強力な加速が得られるようにするスイッチ手段とをもち、ロータ速度があらか
じめ決めた速度に達したときは、両ステータの直列接続の主巻線をＹ結線に接続
し、ロータがその同期速度の約８５％〜９０％に達したときは、主巻線に供給さ
れているのと同じ周波数の単相ＡＣで両ステータの集中巻線を励磁して、その関
連する移動中のロータ上の磁化可能磁性材料層を、主巻線の回転磁界と強く反応
するＮ磁極とＳ磁極のパターンに磁化してロータを同期速度まで加速するように
動作することが可能な手段が回路に設けられていることを特徴とする汎用ダイナ
モエレクトリック・マシンの改良。
─────────────────────────────────────────────────────
【要約の続き】
Ａ）に接続している。