JPS6130507B2 - - Google Patents
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- JPS6130507B2 JPS6130507B2 JP9537876A JP9537876A JPS6130507B2 JP S6130507 B2 JPS6130507 B2 JP S6130507B2 JP 9537876 A JP9537876 A JP 9537876A JP 9537876 A JP9537876 A JP 9537876A JP S6130507 B2 JPS6130507 B2 JP S6130507B2
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- rotor
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高速回転においてパワー効率が良
好であるとともに、出力側の回転数を入力側より
も大きくできるようにした高速度回転用トルクコ
ンバータに関するものである。
好であるとともに、出力側の回転数を入力側より
も大きくできるようにした高速度回転用トルクコ
ンバータに関するものである。
回転体を高速回転させ、その運動エネルギーを
貯蔵して利用しようとする試みは、省資源のなど
の一環として研究されている。従来この種のもの
においては増速機としてギヤーやベルトなどが使
用されているが、高速度になる程、非常に損失が
大きくなる欠点がある。
貯蔵して利用しようとする試みは、省資源のなど
の一環として研究されている。従来この種のもの
においては増速機としてギヤーやベルトなどが使
用されているが、高速度になる程、非常に損失が
大きくなる欠点がある。
また、回転数の可変範囲が大きい場合は、ある
程度スムーズなトルク調整が必要であり、入力側
と出力側間の伝達パワー効率が一定で、高効率で
あることが必要である。
程度スムーズなトルク調整が必要であり、入力側
と出力側間の伝達パワー効率が一定で、高効率で
あることが必要である。
この種の技術として、例えば流体コンバータな
どの非常に優れたものがあるが、これはトルク変
換機であつて増速の機能をもつていない。
どの非常に優れたものがあるが、これはトルク変
換機であつて増速の機能をもつていない。
この発明は上記の点に鑑みされたもので、増速
とトルク変換の両機能を有するトルクコンバータ
を提供するものである。以下この発明について説
明する。
とトルク変換の両機能を有するトルクコンバータ
を提供するものである。以下この発明について説
明する。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成略図で
ある。は回転力を与える入力側、は出力側で
ある。１は入力軸、１１は出力軸で両者は同一軸
線上にあつて固定鉄心２１の中心に取付けられた
軸受２２によつてそれぞれの先端が支持されてお
り、他端は図示しない軸受によつて支持されてい
る。２，１２は回転子で、それぞれ入力軸１、出
力軸１１に固着されている。回転子２，１２には
第２図に断面を示すように、外周に等間隔に導体
３または１３が埋込まれており、これらの導体３
または１３の内側端は接触子２３に接触しうるス
リツプリング３Ａ，１３Ａに接続されている。ま
た外側端３Ｂ，１３Ｂはスリツプリング４，１４
にそれぞれ接続されている。５，１５は接触子で
ある。これら接触子５，１５は短絡導体２９で接
続される。この導体２９は鉄心２４（固定子）と
電気的に絶縁され、鉄心２４内を貫通または、貫
通させずに接触子５，１５と接続される。２４は
鉄心で、内側にコイル２５，２６が設けられてい
る。２７，２８は可動鉄心で中心から外方に向う
方向に移動できるもので、その数は適宜に定めう
る。２９は前記接触子５，１５間を結ぶ導体であ
る。
ある。は回転力を与える入力側、は出力側で
ある。１は入力軸、１１は出力軸で両者は同一軸
線上にあつて固定鉄心２１の中心に取付けられた
軸受２２によつてそれぞれの先端が支持されてお
り、他端は図示しない軸受によつて支持されてい
る。２，１２は回転子で、それぞれ入力軸１、出
力軸１１に固着されている。回転子２，１２には
第２図に断面を示すように、外周に等間隔に導体
３または１３が埋込まれており、これらの導体３
または１３の内側端は接触子２３に接触しうるス
リツプリング３Ａ，１３Ａに接続されている。ま
た外側端３Ｂ，１３Ｂはスリツプリング４，１４
にそれぞれ接続されている。５，１５は接触子で
ある。これら接触子５，１５は短絡導体２９で接
続される。この導体２９は鉄心２４（固定子）と
電気的に絶縁され、鉄心２４内を貫通または、貫
通させずに接触子５，１５と接続される。２４は
鉄心で、内側にコイル２５，２６が設けられてい
る。２７，２８は可動鉄心で中心から外方に向う
方向に移動できるもので、その数は適宜に定めう
る。２９は前記接触子５，１５間を結ぶ導体であ
る。
次に動作について説明する。
今、回転子２に回転力が与えられ回転しはじめ
ると、導体３に起電力が生じ、これにより電流が
接触子２３を通り、導体１３、スリツプリング１
４、接触子１５、導体２９、接触子５、スリツプ
リング１４、接触子１５、導体２９、接触子５、
スリツプリング４、導体３の閉回路に流れる。こ
のとき導体１３はそれに電流が流れると鉄心２４
のＳ極が作る磁場の鎖交により回転力を生じ、そ
のため回転子１２は回転子２と同方向の回転を生
ずる。すなわち、左側が発電機となり右側が電動
機となる。
ると、導体３に起電力が生じ、これにより電流が
接触子２３を通り、導体１３、スリツプリング１
４、接触子１５、導体２９、接触子５、スリツプ
リング１４、接触子１５、導体２９、接触子５、
スリツプリング４、導体３の閉回路に流れる。こ
のとき導体１３はそれに電流が流れると鉄心２４
のＳ極が作る磁場の鎖交により回転力を生じ、そ
のため回転子１２は回転子２と同方向の回転を生
ずる。すなわち、左側が発電機となり右側が電動
機となる。
そして、可動鉄心２７，２８がなければ、その
回転力（トルク）は、回転子２，１２で同じであ
ることが、その半径の大きさにかゝわらず一義的
に決まつてしまうことが容易にわかる。これを数
式的に求めると次にようになる（可動鉄心２７，
２８がない場合）。
回転力（トルク）は、回転子２，１２で同じであ
ることが、その半径の大きさにかゝわらず一義的
に決まつてしまうことが容易にわかる。これを数
式的に求めると次にようになる（可動鉄心２７，
２８がない場合）。
今、原理的な説明のため、第３図を用いて説明
する。まず、回転子２，１２の半径をr1，r2
（ｍ）とし、回転子２，１２の各側にある磁極の
強さをB1，B2（wb）とし、Ｎ極、Ｓ極の磁束が
有効に作用する回転子２，１２の導体３，１３の
長さをl1，l2とする。原理的な説明上、磁極の幅
が回転子２，１２の導体３，１３の作用する有効
長と同じとする。
する。まず、回転子２，１２の半径をr1，r2
（ｍ）とし、回転子２，１２の各側にある磁極の
強さをB1，B2（wb）とし、Ｎ極、Ｓ極の磁束が
有効に作用する回転子２，１２の導体３，１３の
長さをl1，l2とする。原理的な説明上、磁極の幅
が回転子２，１２の導体３，１３の作用する有効
長と同じとする。
さらに、導体３の―間l1に発生する電圧を
e1、導体１３の―間l2に発生する逆起電力
（電圧）をe2、全導体電気抵抗と接触子２３，
５，１５、などのすべての経路――――
――――の電気抵抗をＲとする。ま
た、入力をP1、出力をP2、回転子２のトルクをτ
１、回転子１２のトルクをτ２、それぞれの回転
数をn1，n2（rpm）、角速度をω１，ω２（ω＝
２π／６０ｎ）とする。
e1、導体１３の―間l2に発生する逆起電力
（電圧）をe2、全導体電気抵抗と接触子２３，
５，１５、などのすべての経路――――
――――の電気抵抗をＲとする。ま
た、入力をP1、出力をP2、回転子２のトルクをτ
１、回転子１２のトルクをτ２、それぞれの回転
数をn1，n2（rpm）、角速度をω１，ω２（ω＝
２π／６０ｎ）とする。
こゝで、この回路に流れる電流をｉ（Ａ）とす
ると、 e1＝e2＋Ri （Ｖ） ∴ｉ＝ｅ１−ｅ２／Ｒ ……(1) 入力P1は、 P1＝τ１ω１＋i2R＝τ１・２π／６０・n1＋i2R…… (2) トルクτ１は、 τ１＝B1・l1・ｉ・r1＝ΦＮ・ｉ／２πｒ１・ｉ１・
r1・l1 ＝１／２πΦN・ｉ ……(3) たゞし、Φは１極当りの全磁束数で、Ｎ極とＳ
極で同じである。
ると、 e1＝e2＋Ri （Ｖ） ∴ｉ＝ｅ１−ｅ２／Ｒ ……(1) 入力P1は、 P1＝τ１ω１＋i2R＝τ１・２π／６０・n1＋i2R…… (2) トルクτ１は、 τ１＝B1・l1・ｉ・r1＝ΦＮ・ｉ／２πｒ１・ｉ１・
r1・l1 ＝１／２πΦN・ｉ ……(3) たゞし、Φは１極当りの全磁束数で、Ｎ極とＳ
極で同じである。
故に第２式と第３式から
P1＝ｎ１／６０ΦN・ｉ＋i2R ……(4)
同様に出力P2は
P2＝ｎ２／６０・ΦS・ｉ ……(5)
τ２＝１／２πΦS・ｉ ……(6)
∴τ２／τ１＝ΦＮ・ｉ／２π／ΦＳ・ｉ／２π＝Φ
Ｎ／ΦＳ＝１……(7) さて、伝達パワー効率ηは、 第１式から、 たゞし、 e1＝B1・l1・２π／６０r1n1＝ΦＮ／６０・n1 e2＝B2・l2・２π／６０r2n2＝ΦＳ／６０・n2 したがつて、伝達パワー効率ηはΦS＝ΦNである
ことから、 η＝ｎ２／２ｎ１−ｎ２ ……(9) となり、伝達パワー効率ηは出力側回転子回転数
n2の増加に対して右上りのカーブであり、（n1を
一定とするとき）n2の低速においては非常に悪い
効率となる。
Ｎ／ΦＳ＝１……(7) さて、伝達パワー効率ηは、 第１式から、 たゞし、 e1＝B1・l1・２π／６０r1n1＝ΦＮ／６０・n1 e2＝B2・l2・２π／６０r2n2＝ΦＳ／６０・n2 したがつて、伝達パワー効率ηはΦS＝ΦNである
ことから、 η＝ｎ２／２ｎ１−ｎ２ ……(9) となり、伝達パワー効率ηは出力側回転子回転数
n2の増加に対して右上りのカーブであり、（n1を
一定とするとき）n2の低速においては非常に悪い
効率となる。
しかし、今第７式と第８式におけるΦNとΦSを
何等かの方法で調節し、ΦN≠ΦSのようにし、そ
の制御を行えるようにすれば、トルクおよび伝達
パワー効率を改善できることがわかる。第７式
は、 τ２／τ１＝ΦＳ／ΦＮ≡１／ζ ……(10) 第８式は、 η＝ｎ２ΦＳ／２ｎ１ΦＮ−ｎ２ΦＳ＝δ／２ζ−δ＝
１／２Ｑ−１……(11) たゞし、δ≡ｎ２／ｎ１・Ｑ≡ζ／δ≡ΦＮ／ΦＳ／
ｎ２／ｎ１ すなわち、Ｑが一定で、かつ１に近い値になるよ
うに回転数の変化率δにあわせて磁束数の比
（ζ）を変化させれば、伝達パワー効率は改善さ
れ、低回転速度でも高効率で運転できる。
何等かの方法で調節し、ΦN≠ΦSのようにし、そ
の制御を行えるようにすれば、トルクおよび伝達
パワー効率を改善できることがわかる。第７式
は、 τ２／τ１＝ΦＳ／ΦＮ≡１／ζ ……(10) 第８式は、 η＝ｎ２ΦＳ／２ｎ１ΦＮ−ｎ２ΦＳ＝δ／２ζ−δ＝
１／２Ｑ−１……(11) たゞし、δ≡ｎ２／ｎ１・Ｑ≡ζ／δ≡ΦＮ／ΦＳ／
ｎ２／ｎ１ すなわち、Ｑが一定で、かつ１に近い値になるよ
うに回転数の変化率δにあわせて磁束数の比
（ζ）を変化させれば、伝達パワー効率は改善さ
れ、低回転速度でも高効率で運転できる。
この発明は上述の原理に基づきＮ極とＳ極の間
に可動鉄心２７，２８を挿入し、磁路を分離する
方式を採用したものである。以下これについて説
明する。
に可動鉄心２７，２８を挿入し、磁路を分離する
方式を採用したものである。以下これについて説
明する。
第１図において、コイル２５がないとすると、
可動鉄心２７，２８を軸中心に向けて近づける
と、Ｎ極の磁束数はＳ極より少なくなるので、第
10式から明らかなように、入力軸１のトルクτ１
より出力軸のトルクτ２が大きくなる。従つて、
出力軸１１１の回転始動初期は可動鉄心２７，２
８を近づけおき、出力軸１１の回転の上昇に従い
回転数比δに比例して磁束数の比ζが大きくなる
ように可動鉄心２７，２８を離してゆくと、前記
のように伝達パワー効率の改善が図られる。
可動鉄心２７，２８を軸中心に向けて近づける
と、Ｎ極の磁束数はＳ極より少なくなるので、第
10式から明らかなように、入力軸１のトルクτ１
より出力軸のトルクτ２が大きくなる。従つて、
出力軸１１１の回転始動初期は可動鉄心２７，２
８を近づけおき、出力軸１１の回転の上昇に従い
回転数比δに比例して磁束数の比ζが大きくなる
ように可動鉄心２７，２８を離してゆくと、前記
のように伝達パワー効率の改善が図られる。
次に、入力側より出力側の回転数を高くす
る例として、第３図において負荷がフライホイー
ル（図示せず）のみとしたときを考える。回転子
２側の導体３の電圧e1と回転子１２側の導体１３
の電圧e2が同じになるとき安定となるので、最終
回転数は、e1＝e2のとき、すなわち、 e1＝ΦＮ／６０・n1＝e2＝ΦＳ／６０・n2 ∴ΦＮ／ΦＳ＝ｎ２／ｎ１＝ζ＝δ となる。このとき、電流は流れないからトルクは
０となる、したがつてζ＝１のとき回転数は入力
側と出力側が同じとなる。（実際上は機械損
などの負荷があるので、トルクは０にならない
で、電流が流れe1〓e2となるからn1〓n2となり回
転数は同じにならない）つぎに、ΦNを増加させ
ΦSを減少させる。
る例として、第３図において負荷がフライホイー
ル（図示せず）のみとしたときを考える。回転子
２側の導体３の電圧e1と回転子１２側の導体１３
の電圧e2が同じになるとき安定となるので、最終
回転数は、e1＝e2のとき、すなわち、 e1＝ΦＮ／６０・n1＝e2＝ΦＳ／６０・n2 ∴ΦＮ／ΦＳ＝ｎ２／ｎ１＝ζ＝δ となる。このとき、電流は流れないからトルクは
０となる、したがつてζ＝１のとき回転数は入力
側と出力側が同じとなる。（実際上は機械損
などの負荷があるので、トルクは０にならない
で、電流が流れe1〓e2となるからn1〓n2となり回
転数は同じにならない）つぎに、ΦNを増加させ
ΦSを減少させる。
すなわち、ζを大きくすると、今度は出力側
の回転数が大きくなる。この例の様な考えを実現
する手段として、第１図のコイル２５に励磁電流
を減少させると、入力側の回転数より大きな回
転数を得ることができる。結局、磁束数ΦN，ΦS
を適当に調整するとトルクおよび回転数を変化さ
せることができることになる。
の回転数が大きくなる。この例の様な考えを実現
する手段として、第１図のコイル２５に励磁電流
を減少させると、入力側の回転数より大きな回
転数を得ることができる。結局、磁束数ΦN，ΦS
を適当に調整するとトルクおよび回転数を変化さ
せることができることになる。
以上詳細に説明したように、この発明は入力側
の単極発電機と出力側の単極電動機とをそれらの
入力軸と出力軸とが同一軸またはその近傍になる
ようにし、また両者の界磁鉄心を共通に構成する
とともに、単極発電機の出力電力を単極電動機に
供給するようにし、この界磁鉄心における単極発
電機側の磁束数および単極電動機側の磁束数とを
それぞれ調整するようにしたので、出力側のトル
ク、または回転数を任意に可変にでき、また伝達
パワー効率を低速回転時においても改善でき、か
つ一定にすることができる。そして、従来は実現
することができなかつた出力側の回転数を入力側
の回転数より大とすることができる。したがつ
て、回転数の高い特定な範囲で使用する回転体の
エネルギー利用の駆動用に適したトルクコンバー
タが得られる利点がある。そして回転子電流は大
電流型であるため回路抵抗を極力小さくする必要
があり、この点でもこの発明は、回転子電流回路
を短かくでき界磁束を変化させられるため、伝達
パワー効率をより向上させることができる。
の単極発電機と出力側の単極電動機とをそれらの
入力軸と出力軸とが同一軸またはその近傍になる
ようにし、また両者の界磁鉄心を共通に構成する
とともに、単極発電機の出力電力を単極電動機に
供給するようにし、この界磁鉄心における単極発
電機側の磁束数および単極電動機側の磁束数とを
それぞれ調整するようにしたので、出力側のトル
ク、または回転数を任意に可変にでき、また伝達
パワー効率を低速回転時においても改善でき、か
つ一定にすることができる。そして、従来は実現
することができなかつた出力側の回転数を入力側
の回転数より大とすることができる。したがつ
て、回転数の高い特定な範囲で使用する回転体の
エネルギー利用の駆動用に適したトルクコンバー
タが得られる利点がある。そして回転子電流は大
電流型であるため回路抵抗を極力小さくする必要
があり、この点でもこの発明は、回転子電流回路
を短かくでき界磁束を変化させられるため、伝達
パワー効率をより向上させることができる。
第１図はこの発明の一実施例を示す構成略図、
第２図は第１図の回転子の断面図、第３図は第１
図の動作を説明するための原理図である。 図中、は入力側、は出力側、１は入力軸、
１１は出力軸、２，１２は回転子、３，１３は導
体、３Ａ，１３Ａおよび４，１４はスリツプリン
グ、５，１５は接触子、２１は鉄心、２２は軸
受、２３は接触子、２４は鉄心、２５，２６はコ
イル、２７，２８は可動鉄心、２９は短絡導体で
ある。
第２図は第１図の回転子の断面図、第３図は第１
図の動作を説明するための原理図である。 図中、は入力側、は出力側、１は入力軸、
１１は出力軸、２，１２は回転子、３，１３は導
体、３Ａ，１３Ａおよび４，１４はスリツプリン
グ、５，１５は接触子、２１は鉄心、２２は軸
受、２３は接触子、２４は鉄心、２５，２６はコ
イル、２７，２８は可動鉄心、２９は短絡導体で
ある。
Claims (1)
- １ 入力側の単極発電機と出力側の単極電動機と
をそれらの入力軸と出力軸とをそれぞれ同一軸線
上またはその近傍に配置し、かつ、界磁鉄心を共
通に構成し、前記単極発電機の出力電力を前記単
極電動機に供給する手段と、前記界磁鉄心におけ
る単極発電機側の磁束数と単極電動機側の磁束数
をそれぞれ調整する手段とを具備せしめたことを
特徴とする高速度回転用トルクコンバータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9537876A JPS5321712A (en) | 1976-08-12 | 1976-08-12 | High speed revolution torque converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9537876A JPS5321712A (en) | 1976-08-12 | 1976-08-12 | High speed revolution torque converter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5321712A JPS5321712A (en) | 1978-02-28 |
| JPS6130507B2 true JPS6130507B2 (ja) | 1986-07-14 |
Family
ID=14135970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9537876A Granted JPS5321712A (en) | 1976-08-12 | 1976-08-12 | High speed revolution torque converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5321712A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0745567B2 (ja) * | 1986-09-08 | 1995-05-17 | 東レ株式会社 | ポリエステルの製造方法 |
-
1976
- 1976-08-12 JP JP9537876A patent/JPS5321712A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5321712A (en) | 1978-02-28 |
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