(57)【要約】【解決手段】  切換えパターン交流誘導電動機の固定子鉄心及び回転子鉄心の両方がいづれも対応する周波数特性を持つ軟磁気材料積層版またはフェライト材料などで製造される。回転子はかご形回転子である。切換えパターン励磁が固定子磁極で採用され、その励磁電圧は、音声または超音波の周波数範囲内でパルス幅変調された正弦波またはパルス振幅変調された正弦波である。同じ動力出力という条件の下でこの発明の電動機は寸法及び質量を普通のもののある端数又は1/10に減らす。その一方、製造コストを切下げる。これは機械的な特性的な性能をよく保ちながら、ゼロから数千rpmまでの無段の速度調整を実現する。
2005518176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械台部と、固定子と、回転子とを有し、上記固定子は円筒形の鉄心を含み、固定子歯が該固定子鉄心の内面上に等しい角度で配置されていて半径方向に沿って内向きに伸び、固定子溝が歯の間を軸方向に通り抜けており、固定子溝または歯の数は、Mを励磁電圧の相数、Pを固定子磁極の対の数、Qを毎相毎極の溝または歯の数として、式Z=2*M*P*Qによって決定され、励磁巻線が固定子溝内に配置され、電動機の回転子はかご形構造であり、かご形の導電金属バーが軸方向に沿って配置されるとともに、回転子の円筒面と平行に等間隔に分布している音声周波数切換えパターン交流誘導電動機において、前記電動機の固定子にある励磁巻線が交流パルス・パターン変調励磁電圧を切換えることによって励磁され、回転子のかご形にある導電金属バーの数Kが固定子磁極の対の数Pの2倍、即ち、K=2Pであることを特徴とする音声周波数切換えパターン交流誘導電動機。
【請求項２】
正弦波切換え交流パルス変調励磁電圧が、音声または超音波の周波数範囲内にあるパルス方形波電圧を用いて、同じ事実上の値または周波数を持つ、90°の位相差を持つ2相の連続変調正弦波電圧または120°の位相差を持つ3相の連続変調正弦波電圧に対するパルス幅変調またはパルス振幅変調を行うことによって発生されることを特徴とする請求項1記載の音声周波数切換えパターン交流誘導電動機。
【請求項３】
毎相毎極の溝または歯の数がQ=1であるとき、固定子の励磁巻線は1/M磁極ピッチまたは整数倍ピッチを持つ集中巻線を採用することを特徴とする請求項1記載の音声周波数切換えパターン交流誘導電動機。
【請求項４】
毎相毎極の溝または歯の数がQ>1であるとき、固定子の励磁巻線が分布巻線を採用することを特徴とする請求項1記載の音声周波数切換えパターン交流誘導電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は新規の電動機、さらに具体的に言えば、音声及び超音波の周波数範囲内の切換えパターン交流誘導電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
現存の交流誘導電動機は、主にかご形交流非同期誘導電動機であるが、ブラシ形直流電動機と比べて、構造が簡単で、コストが安く、出力トルクが一層大きいという利点がある。こういう電動機は90oの位相差を持つ連続2相の正弦波電圧または120oの位相差を持つ3相の正弦波電圧で励磁するのが典型的である。固定子と回転子の間の空隙内に連続正弦波回転磁界を発生され、これによってかご形回転子が回転する。電動機の回転速度は、回転磁界に対する回転速度の公式 n=60*f1/pによって近似的に計算することができる。ここでpは電動機の固定子の極対の数、f1は励磁交流の周波数である。電動機の構造が一定であれば、回転速度が主に周波数f1によって決定されることがわかる。このため、回転速度を制御するのに有効な方法は、励磁交流周波数f1を変えることである。例えば、電動機の極対の数がp=2であると仮定すると、励磁交流周波数f1=50ヘルツであるとき、毎分回転速度はn=1500r/分であり、f1=40ヘルツの時は回転速度がn=1200r/分というようになる。この理由で、周波数変換速度調整及びベクトル制御速度調整のような多数の速度制御方法が開発されている。しかし、実際に必要な運転速度は、電動機の回転速度よりずっと低いのが典型的であり、そして励磁巻線の抵抗特性のため、交流非同期電動機のトルクのような電動機のトルク条件が低速運転の間は幾分低いため、励磁交流周波数f1を無制限に減らすことによって、一層低い回転速度を達成することができないことがある。従って、実際に使う場合の種々の条件にあうように、例えば速度を変える機械的なギアを同時に用いることが必要になる場合が多い。そうすると、装置のコスト、寸法及び重量が増大することは疑いがなく、その効果は満足しうるものではない。
【０００３】
最近20年乃至30年の間に、一般的に電子式エレクトロモータまたは電子式電動機と呼ぶことが出来るような永久磁石無ブラシ直流電動機、ステップ・モータ及び切換え磁気抵抗電動機が発明され、広く使われている。大抵の場合、その運転原理は極性が異なる磁石の間に発生される引力を制御技術によって交互に使うことにより回転子を回転させることである。この種の電動機は、速度調整、寸法及び重量の点で目に見えるような改良がなされているが、製造コスト、速度調整範囲及び出力トルクは、さらに高い性能を求める増大する要求条件を依然として満たさない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明で解決すべき技術的な問題は次の通りである。
1番目に、このような新規な電動機は、一層大きな動力密度を持つべきである。即ち、出力動力が同等という条件の下で、電動機の寸法及び質量を現存のもののある端数または10分の1に減らす。
第2に、このような新規な電動機は、現存の電動機に比べて、一層大きな速度調整範囲を持ち、その出力速度を毎分何千回の定格回転速度とゼロの回転速度の間で無段に連続的に調節することができ、製造コストが一層安く、寸法及び質量が非常に小さく、一定トルクを保ちながらギアを用いないで速度を変えることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上に述べた技術的な問題を解決するためにこの発明で用いる技術的な解決策は次の通りである。
このような電動機は、音声及び超音波の周波数範囲内の切換え周波数を用いた交流電磁誘導技術を採用することによって達成される。このため、これは音声周波数及び超音波周波数切換えパターン交流誘導電動機と呼ぶことが出来る。この電動機は機械台部と固定子と回転子とで構成される。固定子は円筒形の鉄心を含み、固定子歯が固定子鉄心の内面の上に等しい角度で配置されていて、半径方向に沿って内向きに伸び、固定子溝が歯の間を軸方向に通り抜けている。固定子溝または歯の数は次の式Z=2*M*P*Qによって決定される。ここでMは励磁電圧の相数、Pは固定子の極対の数、Qは毎相毎極あたりの溝または歯の数である。励磁巻線が固定子溝内に配置される。電動機の回転子はかご形構造である。「かご形」の導電金属バーが回転子の円筒面と平行に等間隔に軸方向に沿って分布して配置される。この電動機は、電動機の固定子に設けられた励磁巻線が、交流パルス・パターン変調励磁電圧を切換えることによって励磁され、「かご形」回転子にある導電金属バーの数Kが固定子極対の数Pの2倍である、即ち、K=2Pであることを特徴とする。固定子の励磁巻線は、切換え交流パルス・パターン励磁方式によって励磁され、励磁電圧はパルス変調電圧であり、正弦波パルス変調励磁電圧と呼ぶことができるが、これは、パルス方形波電圧と呼ぶことの出来る、音声または超音波の周波数範囲内のパルス方形波電圧を用いて、変調正弦波電圧と呼ぶことの出来る、等しい事実上の値及び周波数を持つ、90°の位相差を持つ2相の連続制限は電圧又は120°の位相差を持つ3相の連続正弦波電圧に対して、パルス幅変調又はパルス振幅変調を実施した後に発生される。Q=1であるとき、固定子の励磁巻線の構造は1/M磁極ピッチまたは整数倍ピッチを持つ集中巻線を採用する。Q＞1であるとき、分布巻線を採用する。固定子の鉄心ならびに固定子は、音声及び超音波の周波数範囲内の対応する周波数特性を満たす軟磁気材料の積層板で作られ、表面絶縁処理をし、その後軸方向に沿って積み重ねる。これは全体として、または軸方向に沿った区分に従った形で対応する周波数特性を持つフェライト材料で作ることもできる。
【発明の効果】
【０００６】
この発明による新規な電動機の最も重要な技術革新は励磁技術の革新である。即ち、これは音声または超音波の周波数範囲内にある正弦波パルス変調電圧によって励磁される。固定子の励磁巻線が励磁されたとき、固定子と回転子の間の空隙内に必要な脈動交番回転磁界が発生され、回転子の導電バーに誘起電流が発生され、この脈動交番回転磁界内の電磁力のトルクが導電バーに加えられ、このため電動機の回転子が回転する。変調正弦波電圧の周波数はF1で、変調方形波電圧の周波数がF2であると仮定すると、電動機が運転されるとき、脈動交番回転磁界の回転速度は、変調正弦波電圧の周波数F1だけに関係し、変調方形波電圧F2には無関係であり、そのため、電動機の速度調整は制御回路を用いて変調正弦波電圧の周波数F1を変えることによって行うことができる。正弦波パルス変調励磁電圧のパルス周波数、即ち、回転磁界の脈動交番周波数が、音声または超音波の範囲内の値を持つ、変調方形波電圧の周波数F2に等しく、変調正弦波電圧の周波数F1よりずっと大きから、電磁理論の基本的な原理から、電動機の励磁巻線の抵抗が周波数F2に比例し、変調正弦波電圧の周波数F1に無関係であることを導出すことができる。F2が高ければ高いほど、固定子鉄心の寸法及び質量がそれだけ小さく、回転子鉄芯及び電動機の巻線もそうなる。周波数F2が比較的一定に保たれている限り、きわめて低い回転速度を達成するためにF1がゼロの周波数に接近するときでも電動機の安定な出力トルクを保証することができ、そのため、毎分何千円の定格回転速度とゼロの回転速度の間の連続的な無段の速度調整を良好な機構特性の下で達成することができる。電動機の寸法が小さくなるので、材料の消費量も大幅に節約することができ、固定子鉄心及び回転子鉄心は一層値段の安い軟磁気材料を使うことができ、そのため、製造コストを大幅に切り下げることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は16個の溝及び4極対を持つ2相電動機の固定子及び回転子の横断面図を示しており、”010”は中空円筒形を持つ固定子鉄心であり、”101”は軸方向に通り抜ける固定子溝であり、”102”は固定子ヨークであり、”103”は同じ角度で分布して、半径方向に沿って内向きに伸びる固定子歯であり、固定子溝及び固定子歯は内面を取り囲んで交互に配置されており、”020”は円筒面を持つ回転子であり、”104”は電動機の回転子鉄心の円筒面に沿って等間隔で平行に分布している導電バーであり、導電バー及び円筒の2つの端面に配置された導電リング（図面に示していない）がかご形構造のような金属誘導子に溶接され、”105”は回転子鉄心であり、”106”は回転子軸であり、”107”は回転子と固定子の間の空隙である。回転子軸が、全体として固定子鉄心と接続された機械台部上の回転子軸受（図面に示していない）によって支持されている。固定子溝または歯の数Zが一定であるとき、毎相毎極あたりの固定子溝または歯の数がQ=1であれば、それに対応する極対の数及び導電バーの数を増加して、一層大きな出力トルクを得ることができる。図１に示す実施例では、励磁電圧の相数がM=2であり、固定子溝[101]または[103]の数がZ=16であるから、Q=1の時、極対の数はP=Z/(2*M*Q)=4、回転子に8個の導電バーがあり、これは極対の数の2倍である。
【０００８】
上に述べたように、この発明に関係する励磁電圧は、90°の位相差を持つ2相の変調正弦波電圧または120°の位相差を持つ3相の変調正弦波電圧に対する音声または超音波の周波数範囲内にある変調方形波電圧を用いたパルス幅変調または振幅変調によって発生されるパルス励磁電圧である。変調正弦波電圧はA相、B相及びC相変調正弦波電圧と夫々呼ぶことができる。説明の便宜上、A相変調正弦波電圧に対するパルス変調によって発生される励磁電圧をA相励磁電圧、B相変調正弦波電圧に対するパルス変調によって発生される励磁電圧をB相励磁電圧というように呼ぶことができる。図４に示すように、Urは、50％のデューティ・ファクタを持つ対称方形波の波形を有する変調方形波電圧である。UasはA相変調正弦波電圧であり、UbsはB相変調正弦波電圧であり、Uasは90°だけUbsより進んでいる。Uwa、Uwbは夫々A相、B相幅変調励磁電圧であり、Uma、Umbは夫々A相、B相振幅変調励磁電圧である。周知のように、パルス幅変調励磁電圧では、励磁電圧のパルス振幅は一定であり、そのパルス幅が、変調方形波電圧の夫々の対応するタイミングで変調正弦波電圧から標本化した振幅の値に比例する。図面では、パルス幅変調励磁電圧内の各パルスの後縁は変調方形波電圧の立ち上がりまたは立下りに固定され、その前縁は可変である。パルス振幅変調励磁電圧では、そのパルス幅が一定であり、パルス振幅が変調方形波電圧の夫々の対応するタイミングで変調正弦波電圧から標本化した振幅の値に比例する。パルス幅変調またはパルス振幅変調の励磁電圧のパルス振幅の極性を決める原理は、変調正弦波電圧及び変調方形波電圧の振幅の方向が同じであるとき（即ち、両方とも正であるか両方とも負であるとき）、正の値をとり、これが正のパルスであり、変調正弦波電圧及び変調方形波電圧の振幅の方向が異なるとき（即ち、一方が正で他方が負であるとき）、負の値をとり、これが負のパルスであることが、図面から理解されよう。さらに、同じ相の励磁電圧のパルス振幅は、変調正弦波電圧のゼロ点を除き、常に時間軸線に沿って正及び負に交互に変る。
【０００９】
図２は半磁極ピッチまたは1/2磁極ピッチを持つ集中巻線及びそれと励磁電圧との接続の回路図を示しており、巻線は各々の固定子歯に別々の励磁巻線を持ち、そのため別個形励磁巻線と呼ぶことができる。1/2磁極ピッチの集中励磁巻線では、固定子歯について説明するほうが便利である。図２から、16個の固定子歯に関しては番号1-16の順に隣接した2つの歯ごとに1つの磁極を構成することがわかる。例えば歯1、2が第1の磁極を構成し、歯3、4が第2の磁極を構成し、歯5、6が第3の磁極を構成すると云うようにして全部で8個の磁極がある。隣接した2つの磁極ごとに1つの極対がある。例えば、第1及び第2の磁極が第1の極対を構成し、第3及び第4の磁極が第2の極対を構成するというようになる。全部で4つの極対がある。従って、各々の磁極が2つの固定子歯及び2つの固定子溝を含み、そのために2つの個別の励磁巻線を含み、2相の励磁電圧のうちの1相で或る相順序で切換えられる。図２に示すように、1，3，5，7のような各々の磁極にあるような奇数の歯では、励磁巻線はA相励磁電圧で切換わる。数字2，4，6，8などのような偶数の歯では、励磁巻線がB相励磁電圧で切換わる。図面に示す励磁電圧の引き込み端子がA相励磁電圧では夫々端子A1及びA2であり、B相励磁電圧では夫々端子B1及びB2である。さらに、励磁電圧が正のパルスであるとき、夫々の相の励磁電圧の端子”1”、即ちA1、B1が励磁電流の流込み端子であり、ヘッドエンドと呼び、その端子”2”、即ち、A2、B2が励磁電流の流出し端子であり、テールエンドと呼ぶことに定める。全ての励磁巻線の製造パラメータは同じであり、励磁電圧が正方向のパルスであるとき、この巻線を巻装した固定子歯によって、回転子と向かい合う端面上で励磁された起磁力がN極性であれば、励磁電流は常に巻線のヘッドエンドから流込み、巻線のテールエンドから流出る、即ち、巻線の電流流込み端子をヘッドエンドと呼び、電流流出し端子をテールエンドと呼ぶことにする。従って、各々の磁極にある2つの励磁巻線と励磁電圧の間の接続関係は、2相の励磁電圧が共に正のパルスであるとき、磁極がN極性になり、2相の励磁電圧が共に負のパルスであるとき、磁極がS極性になることを確実ならしめることができるものでなければならない。各々の極対にある2つの磁極は、互いに相反的な磁極であり、同じ相の励磁電圧によって励磁される巻線並びに相反的な磁極でそれらを巻装した固定子の歯は互いに相反的な巻線および相反的な固定子歯である。相反的な巻線の巻装方向並びにそれらの巻線と励磁電圧との接続関係は、それらによって励磁される固定子歯の極性が互いに反対である、即ち、一方がN極性で他方がS極性であることを確実ならしめることができるものでなければならない。典型的には、第1の極対にある歯1、3の巻線及び歯2、4の巻線のように同じ極対にある相反的な巻線はヘッドとヘッド、テールとテールというように相反的な分岐回路になるように直列に接続される。次に、同じ数の相反的な分岐回路が直列に接続されて、励磁電圧と並列に接続される並列分岐回路になるようにし、ことごとくの並列分岐回路の抵抗が等しくなることを確実にする。例えば、図２に示す各相の励磁電圧に対する並列分岐回路の数は、α=4である。図３は図２に対応する1/2磁極ピッチ集中励磁巻線の展���図で、各々の励磁巻線のドット”・”をつけた端子がヘッドエンドを表し、このドットのない端子がテールエンドを表し、各々の相反的な分岐回路が並列分岐回路として作用する。従って、各相に対する並列分岐回路の数はα=Z/2*M=4であり、これが(1)、（2）、（3）及び（4）によって夫々示されている。（1）にある端子A2、B2が(2)にある端子A1ならびにB1に夫々接続され、(3)にある端子A2、B2が（4）にある端子A1、B1に夫々接続されゝば、各相に対する並列分岐回路の数はα=2に減らすことができる。2つの並列分岐回路が同じように互いに直列に接続される場合、並列分岐回路の数をα=1に減らすことができる。基本的な電磁石の理論から知られているように、励磁巻線が正弦波パルス幅変調またはパルス振幅変調励磁電圧で切換わる時、巻線の巻装方向及び巻線と励磁電圧の間の接続関係が決定された後、巻線で発生された励磁電流の方向を各々のタイミングにおける励磁パルスの正及び/又は負の極性によって決定し、電流の振幅が励磁電圧のパルス幅またはパルス振幅に関係付けられ、この巻線を巻装した固定子歯に対応する起磁力が発生される。もちろん、電動機の一層大きな出力動力の必要にあうように、並列分岐回路の数を増やすことにより、一層大きな励磁電流を得ることができる。
【００１０】
図５Aで、Fmはパルス変調励磁電圧によって発生された起磁力を表す。起磁力の最大強度が大まかに磁力線の数で表されており、起磁力の極性が、磁力線の矢印によって示されている。図面では、励磁巻線と励磁電圧の間の接続様式に従って、対応する固定子歯に対する正の方向の励磁パルスによって励磁された起磁力の極性はNであり、磁力線は固定子歯から回転子へ向かい、下向きの矢印によって表されている。負の方向の励磁パルスによって励磁された起磁力の極性はSであり、磁力線は回転子から固定子歯へ向い、上向きの矢印によって表されている。励磁電圧が交互に正及び負に変るパルスであるから、発生される磁界は交互に正及び負に変る脈動磁界である。
【００１１】
以下、図１に示す電動機を例として交互に正及び負に変る脈動磁界の回転状態及び電動機の運転原理を図５A及び5Bについて説明するが、この電動機は図４に示す正弦波パルス変調励磁電圧によって励磁され、励磁巻線及び励磁電圧は図２及び3に示す形で接続されている。図５Bは左側及び右側の2つの部分で構成されており、左側の列(1)は、図４に対応する変調正弦波電圧Uas、Ubsの振幅及び位相の見取り図であり、水平軸線は変調正弦波電圧の振幅を表し、垂直軸線は時間軸である。右側には2列(2)及び（3）に分けて垂直軸線に沿って配置された複数個の部分図があり、各々の部分図は同じ構造を持ち、図１に示す電動機を線A-A'で切断し、さらに固定子の内面に沿って時計回りに切り開き、座標の原点を線A-A'と固定子の内面との交点に置き、固定子の内面上の切断線を水平軸線としたこの電動機内の固定子及び回転子の断面の展開図の一部分であって、図４に示すいくつかの特定のタイミングに対応して、励磁巻線によって発生された起磁力とこれらのタイミングで標本化された正弦波電圧の振幅の値に対する回転子の運転状態との対応関係を示すようになっている。各々の特定の時刻に標本化された値に対し、それに対応するように互いに時間的に接近した正及び負の励磁パルスがあると仮定すると、図面では、列(2)が正の方向のパルスに対応し、列(3)が負の方向のパルスに対応する。図面の左側及び右側の二つの部分の間の時間関係が点線によって示されている。
【００１２】
図２及び図３について説明すると、前に述べたように、各々の固定子磁極にある奇数歯及び偶数歯の励磁巻線は、A相及びB相励磁電圧によって夫々励磁される。例えば歯1、3，5，7等はA相幅変調励磁電圧Uwa（または振幅変調励磁電圧Uma）によって励磁され、歯2，4，6，8等はB相幅変調励磁電圧Uwb（または振幅変調励磁電圧Umb）によって励磁される。固定子ヨークに付けた文字A、Bは、対応する固定子歯に対する励磁相順序を表すものであり、ボックス”□”に示す数字は固定子歯の通し番号を表し、固定子歯の断面に示した磁力線は、夫々のタイミングで固定子歯に発生された起磁力の強度と方向を表すものである。変調方形波電圧の周波数F2が変調正弦波電圧Uas、Ubsの周波数F1よりずっと大きいから、励磁電圧内で互いに時間的に接近している正及び負の励磁パルスは同じような幅（または振幅）とみなすことができ、対応する固定子歯に発生された起磁力の強度も、方向は反対であるが、大体同一であるはずである。
【００１３】
図４及び図５Ｂの列（1）ならびに列（2）、（3）の第1行を見ると、t=00のタイミングでは、A相変調正弦波電圧Uasが最大値を持つから、このタイミングに対応するA相励磁電圧Uwaの正及び負のパルスも同じく最大のパルス幅の値を持つ（Uwaの正及び負のパルスは最大の振幅の値を持つ）。B相変調正弦波電圧Ubsが0であるから、このタイミングに対応するB相励磁電圧Uwbのパルス幅(またはUmaの振幅)は、正の方向及び負の方向の両方でゼロである。従って、A相励磁電圧によって励磁される歯番号1及び番号3は最大強度の起磁力を持ち、これが夫々4本の磁力線によって表されている。励磁電圧が正のパルスであるとき、歯番号1で発生される起磁力はN極性であり、磁力線の矢印は回転子に向かい、歯番号3で発生される気磁力はS極性であり、磁力線の矢印は固定子ヨークに向かう。B相励磁電圧によって励磁された歯番号2及び4で発生された起磁力の強度は0であり、従ってその磁力線の数もゼロである。電動機の回転子の位置がちょうど図面に示す状態にあると仮定すると、即ち、回転子鉄心にある通し番号X1及びX2を持つ導電バーがちょうど正確に固定子歯番号1、3の中央を向いているとすると、回転子の2つの端面の導電リング上の溶接点の間にある部分とともに導電バーX1及びX2によって形成されたクローズ・ガルバニック回路は、X1-X2誘導回路と呼ぶことができ、これは歯番号2の中央を中心とする固定子セグメントと正確に向き合う。このため、列（2）のセルに示すように、X1-X2誘導回路で、固定子歯番号1から空隙を介して回転子に流れる磁束は、回転子鉄心から空隙を介して固定子歯番号3に流れる磁束と正確に等しい。同様に、列（3）に示すように、X1-X2誘導回路で、固定子歯番号3から空隙を介して回転子鉄心に流れる磁束は、回転子鉄心から空隙を介して固定子歯番号1へ流れる磁束と正確に等しい。このため、このときにX1-X2誘導回路に流れる磁束の変化比はゼロであり、従って誘導回路に誘起電流が発生されず、導電バーX1及びX2に電磁力が加えられない。前に述べたように、電動機にある回転子及び固定子の構造の一様性及び対称性のため、回転子内にある他の全てのクローズ誘導回路は同じ状態にある。全ての導電バーが電磁力のどんなトルクもうけないから、回転子は回転しない。
【００１４】
しかし、t=00からt=02を通ってt=04へ変化する期間の間、事情が異なる。図５Bの第2行の列（2）及び（3）にあるセルには、列（1）のタイミングt=02に対応する正及び負の励磁パルスによって発生された起磁力の強度と方向が示されている。A相変調正弦波電圧Uasの振幅がt=02ではt=00ときに比べて減少し、従って、これに対応する励磁電圧Uwbのパルス幅（またはUmaの振幅）も減少する。従って、列（2）のセルにある歯番号1及び歯番号3の起磁力の強度を表す磁力線が4から3に減少し、歯番号1の矢印は回転子に向い、N極性であり、歯番号3は矢印が固定子ヨークに向かい、S極性である。B相変調正弦波電圧Ubsの振幅は、t=02では、t=00の時に比べて増加し、これに対応する励磁電圧Uwbのパルス幅（またはUmaの振幅）もそれに応じて増加している。従って、列(2)のセルにある歯番号2及び歯番号4の起磁力の強度を表す磁力線が0から1に増加し、歯番号2の矢印は回転子に向かっていて、N極性であり、歯番号4の矢印は固定子ヨークにむかっていて、S極性である。電動機の回転子並びにX1-X2クローズ誘導回路が依然としてt=00の位置にあれば、それに対応する夫々の固定子歯の励磁された起磁力または磁界が変化しているから、クローズ誘導回路X1-X2では、固定子歯番号1、２から空隙を介して回転子鉄心に流れる磁束は、回転子鉄心から空隙を介して固定子歯番号3に流れる磁束より大きい。従って、電磁誘導の理論から、図面に示すようにX1-X2クローズ回路に誘起電流が発生され、その方向は次のようになる。固定子歯番号1と向かい合う導電バーX1の電流が外向きに流れ、固定子歯番号3とむきあう導電バーX2の電流が内向きに流れる。従って、2つの導電バーX1及びX2の両方が、固定子磁極に対し右向きのまたは時計回りの電磁力を受ける。電動機の固定子及び回転子の構造の一様性及び対称性のため、回転子内にある他の全てのクローズ誘導回路にある導電バーが同じ電磁力を受け、このため、回転子はトルク平衡点に達するまで時計回りに回転する。ほとんど同時に、列（3）に示すセルでは、その励磁パルスの幅（または振幅）がほとんど変らず、方向だけが逆転する、即ち、正のパルスから負のパルスに変化すると仮定すると、起磁力の強度を表す磁力線の数は変らないが、磁力線の方向は、列(2)と比較して逆転する。励磁電圧が正のパルスであるときに回転子及びそのX1-X2クローズ誘導回路がトルク平衡点に達した場合、もちろん、クローズ誘導回路に誘起電流がなく、回転子は回転しない。励磁電圧が正のパルスであるときに、X1-X2クローズ誘導回路がトルク平衡点に達していなければ、列（2）とは反対方向の誘起電流がX1-X2クローズ誘導回路に発生される。しかし、導電バーX1、X2に対応する起磁力または磁界も反転しているから、電磁力により回路は平衡点に達するまでもとの方向に移動する。t=04に時間がうつるときの状況が図５Bの第3行の列（2）及び列（3）のセルに示されている。同じ理論により、回転子は新しいトルク平衡点に達するまで、固定子に対して時計周りに回転する。励磁相順序が変らない限り、このような交番脈動回転磁界、ならびに回転子の夫々の導電バーに発生される電磁力のトルクの方向は変化しない。
【００１５】
図５Bから、時刻が図面のt=00からt=08へ変化する時、励磁電圧の変調正弦波電圧は1/4周期を通過し、導電バーX1、X2は電動機の回転子とともに、固定子歯番号1、3と向き合う位置から固定子歯番号2、4と夫々向き合う位置へ回転し、回転して通過する歯または溝の数が1であることがわかる。変調正弦波電圧が1/2周期を過ぎるとき、電動機の回転子が回転して通過する歯または溝の数が2である、即ち、1磁極ピッチの空間角度（図面にはτとして示す）であると結論することが出来る。変調正弦波電圧が1周期を通過すると、電動機の回転子は正確に1極対の空間角度だけ回転する。即ち、回転子は1/P円だけ回転する。従って、この電動機の毎分あたりの回転速度は、n=60*F1/Pとして近似的に計算することが出来る。これは上に述べた従来の誘導電動機の回転速度の公式と同じである。しかし、電動機では、変調正弦波電圧の周波数F１は限界なく”0”の値に接近することが出来るから、その回転速度は限界なく0に接近することが出来る。2相のうちの任意の相の励磁電圧を元の励磁電圧とは逆転した励磁電圧に変えることにより、回転子の回転を反転させることができる（反転した励磁電圧はこの相の変調正弦波電圧及び負の変調方波電圧を変調することによって発生された励磁電圧とみなすことが出来る）。
【００１６】
従来の誘導電動機と同様に、この発明の電動機の励磁巻線を構成するやりかたは、これだけではない。図６A-8BはQ=1として図１に示す電動機の何種類かの整数倍ピッチ励磁巻線の構造を示す。図６Aは、並列分岐回路になるように接続されたA相整数倍ピッチ及び単相巻線の回路図であり、分岐回路の励磁巻線はヘッドとテールまたはテールとヘッドの形で直列に接続されている。図６Bは、A相、B相の整数倍ピッチ及び単相巻線の回路図で、並列分岐回路の数はα=2であり、これがそれぞれ(1)、(2)によって表されている。（1）にある端子A2、B2が（2）にある端子A1、B1に夫々接続された場合、各相の並列分岐回路の数はα=1に減らすことができる。巻線は、各々の固定子溝が一つのコイル辺だけを持つような簡単な構造を有し、これは低電力の電動機に適応する。図７Aは、A相励磁電圧によって励磁されるチェーン状の整数倍ピッチ巻線の接続の回路図であり、各々の励磁巻線がヘッドとヘッド、またはテールとテールの形で直列に接続され、並列分岐回路を構成する、即ち、α=1である。図７Bは、A相及びB相の励磁電圧の両方によって励磁されるチェーン状の整数倍ピッチ巻線の接続の回路図であり、各々の固定子溝は2つのコイル辺を有する。図面で各相の並列分岐回路の数はα=4であり、これが(1)、（2）、（3）、（4）によって表されている。(1)にある端子A2、B2が（2）にある端子A1、B1に夫々接続され、（3）にある端子A2、B2が（4）にある端子A1、B1に夫々接続された場合、各相の並列分岐回路の数はα=2に減らすことができる。同様に、各相の並列分岐回路の数をα=1に減らすことができる。
【００１７】
図８Aは、A相励磁電圧によって励磁される整数倍ピッチ波形巻線の接続回路図を示しており、並列分岐回路の数はα=2である。図８Bは、A相及びB相の両方の励磁電圧によって励磁される整数倍ピッチ波形巻線の接続の回路図を示しており、各相の並列分岐回路の数は依然としてα=2である。同相の励磁巻線が電流の方向に直列に接続されれば、各相の並列分岐回路の数をα=1に減らすことができる。
こういう整数倍ピッチ励磁巻線によって励磁される磁界は、1/2磁極ピッチ巻線によって励磁されるものとほぼ同じであるから、1/2磁極ピッチ巻線の動作原理について前に述べた解析が適用できる。この発明は上に列記した励磁巻線と同等の機能を持つ他の形の励磁巻線を排除するものではない。
【００１８】
図９は24個の溝及び4極対を持つ3相切換え誘導電動機にある固定子及び回転子の横断面図を示す。図面で、”010”は固定子鉄心であり、”101”は固定子溝であり、”102”は固定子ヨークであり、”103”は固定子歯であり、”020”は円筒面を持つ回転子であり、”104”は導電バーであり、導電バー及び円筒の2つの端面にある導電リング（図面に示していない）は、かご形構造のような金属誘導子に溶接される。”105”は回転子鉄心であり、”106”は回転子軸であり、”107”は回転子と固定子の間の空隙であり、回転子軸は全体として固定子鉄心に接続された機械台部上の回転子軸受（図に示していない）によって支持されている。Q=1と仮定すると、電動機の励磁電圧の相数はM=3であり、固定子溝[101]または歯[103]の数はZ=24であり、極対の数はP=Z/(2*M*Q)=4であり、回転子には8個の導電バーがあり、これは極対の数の2倍である。
【００１９】
図９の24個の固定子歯は番号1-24の順に分けられており、隣接する3つの歯ごとに1つの磁極を構成する。例えば歯1、2、3が第1の磁極を構成し、歯4、5、6が第2の磁極を構成し、歯7、8、9が第3の磁極を構成するようになっており、合計して8個の磁極がある。隣接する2つの磁極ごとに極対がある。例えば、第1及び第2の磁極が第1の極対を構成し、第3及び第4の磁極が第2の極対を構成するようになっていて、全部で4つの極対がある。各々の磁極が3つの固定子歯、3つの固定子溝及び3つの別個の巻線を含むから、それらは各々の磁極内での空間的な相対位置に従って3つのグループに分けられる。例えば、歯1、4、7、10、13、16、19及び22の励磁巻線が第1のグループであり、歯2、5、8、11、14、17、20及び23の励磁巻線が第2のグループであり、歯3、6、9、12、15、18、21及び24の励磁巻線が第3のグループであり、これらが夫々3相の励磁電圧の1相に切換えられる。
【００２０】
図１1は、図９に示した電動機の3相のパルス励磁電圧の波形を示す略図である。この図面で、Urは変調方形波電圧であり、Uas、Ubs及びUcsは3相の変調正弦波電圧A、B、Cであり、UasはUbsより120°の角度だけ進み、UbsはUcsより120°の角度だけ進み、UcsはUasより120°の角度だけ進んでいる。図面から、パルス幅変調（または振幅変調）励磁電圧のパルス振幅の極性を決める原理が依然として前に述べた通りであること、即ち、変調正弦波電圧及び変調方形波電圧の振幅の方向が同じであるときに正の値をとり、方向が異なる時に負の値をとることがわかる。さらに、同じ相の励磁電圧のパルス振幅は、変調正弦波電圧のゼロ点を別として時間軸に沿って常に正及び負の方向に交互に変る。
【００２１】
図１0は、図９に示した電動機の１/3磁極ピッチ集中励磁巻線の展開図である。励磁電圧の引込み端子、励磁巻線のヘッドエンド及びテールエンドの定義及び参照符号は上に述べたのと同じである。図面で、A相励磁電圧Uwa（またはUma）が上に述べた第一のグループの夫々の歯にある励磁巻線に切換えられ、C相励磁電圧Uwc(またはUmc)が上に述べた第2のグループの夫々の歯にある励磁巻線に切換えられ、B相励磁電圧Uwb（又はUmb）が前に述べた第3のグループの夫々の歯にある励磁巻線に切換えられる。この相順序により、図９に示した電動機は時計回りに回転する。従って、これを時計周り励磁相順序と呼ぶことができる。任意の2つの相の励磁電圧の相順序を入れ換えると、例えば図１1に示す3相のパルス変調励磁電圧を、Uwa(またはUma)、Uwb(またはUmb)及びUwc(またはUmc)の相順序で上に述べた第1、第2及び第3のグループにある夫々の歯にある励磁巻線に夫々切換えると、図９に示す電動機は反時計周りに回転し、このためこれを反時計回り励磁相順序と呼ぶことができる。図面で、全ての相反的な巻線が、ヘッドとヘッドまたはテールとテールという形で相反的な分岐回路になるように直列に接続され、各々の相反的な分岐回路が並列分岐回路として作用する。従って、各相の並列分岐回路の数は、α=Z/2*M=4であり、これが夫々(1)、（2）、（3）及び（4）で表されている。（1）にある端子A2、C1、B2を(2)にある端子A1、C2、B1に夫々接続し、(3)にある端子A2、C1、B2を（4）にある端子A1、C2、B1に夫々接続すると、各相の並列分岐回路の数をα=2に減らすことができる。さらに、2つの並列分岐回路を同様に直列に接続すると、各相の並列分岐回路の数をα=1に減らすことができる。
【００２２】
図１2は、上に述べた時計回り励磁相順序で図１1に示す励磁電圧によって励磁したときに発生される脈動回転磁界ならびに電動機の運行を略図で示す。図１2も左側及び右側の2つの部分で構成されていて、左側の列（1）は図１2に示すA相、B相、C相の変調正弦波電圧Uas、Ubs、Ucsの振幅及び位相の略図であり、水平軸線は変調正弦波電圧の振幅を表し、垂直軸線は時間軸である。右側の列（2）には、一つの列として垂直軸線に沿って配置された複数個の部分図がある。各々の部分図は同じ構造を持ち、図９に示す電動機を線A-A'で切断し、さらに固定子の内面に沿って時計周りに切開し、固定子の内面にある切断線を水平軸線とし、その座標原点を線A-A'と固定子の内面との交点においた、この電動機内の固定子及び回転子の断面の展開図の一部分であって、図１1に示すいくつかの特定のタイミングで、固定子歯に発生された起磁力と回転子の運転状態との対応関係を、夫々のタイミングで標本化された変調正弦波電圧の振幅の値に対して図式的に示すものである。解析を簡単にするため、各々の特定の時刻に標本化された値に対し、それに対応する正または負の一つの励磁パルスだけがあると仮定するが、これは標本化される時系列では交互に現れる。図面の左側及び右側にある2つの部分の間の時間関係が点線で示されており、参照符号の定義及び図面に用いた表式は前の場合と同じである。この図面から時刻t=03に、導電バーX1、X2は固定子歯番号3及び番号6と向かい合う位置にそれぞれあり、t=21には励磁電圧が正確に1/2周期過ぎ、導電バーX1、X2が回転子とともに固定子歯番号6及び番号9と夫々向かい合う位置に夫々回転していることがわかる。即ち、1磁極ピッチ（図面にτで示す）の空間角度だけ回転して通り過ぎている。変調正弦波電圧が1周期を過ぎると、電動機の回転子は正確に1極対の空間角度だけ回転する、即ち、回転子は1/P円だけ回転する。従って、図９に示す3相電動機では、回転速度の公式は前に述べた2相電動機の場合と同じである。図１3は、上に述べた反時計回り励磁相順序で図１1に示す励磁電圧によって励磁されたときに発生される脈動回転磁界と電動機の運行を図式的に示している。この図から、励起電圧の相順序が変化しているため、電動機が逆に回転することが分かる。
【００２３】
図１4A-16Bは、Q=1で図９に示す電動機の何種類かの整数倍ピッチ励磁巻線の構造を示している。図１4Aは、一つの並列分岐回路になるように接続されたA相整数倍ピッチ及び単相巻線の回路図を示しており、この分岐回路にある励磁巻線はヘッドとテールまたはテールとヘッドの形で直列に接続されている。図１4Bは、A相、B相、C相の整数倍ピッチ及び単相巻線の接続の回路図で、並列分岐回路の数はα=2であり、これが夫々（1）及び（2）によって表されている。（1）にある端子A2、C1、B2が（2）にある端子A1、C2、B1に夫々接続されると、各相の並列分岐回路の数はα=1に減らすことができる。巻線は各々の固定子溝が１つのコイル辺だけを持つ簡単な構造であり、これは低電力の電動機に適応している。図１5AはA相励磁電圧によって励磁されるチェーン状の整数倍ピッチ巻線の接続の回路図であり、各々の励磁巻線がヘッドとヘッドまたはテールとテールの形で直列に接続され、1つの並列分岐回路を構成する。即ち、α=1である。図１5Bは3相の励磁電圧A、B、Cによって励磁されるチェーン状の整数倍ピッチ巻線の接続の回路図であり、各々の固定子溝が2つのコイル辺を持っている。図面で、各相の並列分岐回路の数はα=4であり、これが（1）、（2）、（3）及び（4）によって表されている。（1）にある端子A2、C1、B2が（2）にある端子A1、C2、B1に夫々接続され、（3）にある端子A2、C1、B2が（4）にある端子A1、C2、B1に夫々接続されると、各相の並列分岐回路の数はα＝2に減らすことができる。同様に、各相の並列分岐回路の数はα=1に減らすことができる。図１6AはA相励磁電圧によって励磁される整数倍ピッチ波形巻線の接続の回路図であり、この図における並列分岐回路の数はα=2である。図１6Bは3相の励磁電圧A、B、Cによって励磁される整数倍ピッチ波形巻線の接続の回路図であり、この図の各相の分岐回路の数は依然として2である。同相の励磁巻線が電流の方向に直列に接続されれば、各相の並列分岐回路の数はα=1に減らすことができる。
【００２４】
図１7は図９に示すような24個の溝及び4極対を持つ電動機のパルス幅変調励磁制御回路のブロック図である。この図で、クロック信号発生装置[11]から出力される同期制御パルスが変調方形波発生装置[12]及び周波数変換正弦波電圧発生装置[13]に夫々送られる。パルス幅変調装置[14]での微小電力パルス幅変調を受けた後、周波数変換正弦波電圧発生装置から出力された、互いに120°の位相差を持つ周波数変換可能な3相の変調正弦波電圧Uas、Ubs、Ucs及び変調方形波発生装置から出力された変調方形波電圧Urを使って、A、C、B3相駆動装置[15]を介して主切換え装置[16]にある電力切換え装置を駆動する。主切換え装置は6つの電力電界効果スイッチング・トランジスタ及び6つのキャパシタにより構成された直流半ブリッジ切換え回路の3つのグループを持っている。駆動回路の制御のもとに、各々の直流半ブリッジ切換え回路にある2つのスイッチング・トランジスタが交互にターンオン及びターンオフし、こうして3相のパルス幅変調励磁電圧がA1、A2; C1、C2; B1、B2から夫々出力され、固定子巻線を励磁する。この回路に含まれている電力装置は数が少なく、制御部分の回路はアナログでもデジタルでもよく、専用回路にまとめることができ、電力装置と共に電動機内に展開してその全体的な寸法をさらに縮小することができる。高及び低電圧直流電力発生装置[17]が主切換え回路が必要とする直流高電圧及び集積回路が必要とする直流低電圧を出力する。
【００２５】
図１8は、図７に示すように24個の溝及び4極対を持つ3相電動機のパルス振幅変調励磁制御回路のブロック図である。この図から、クロック信号発生装置[21]から出力される同期信号の制御のもとに、駆動装置25が変調方形波発生装置[22]から出力される変調方形波電圧によって直接的に駆動され、クロック信号発生装置によって同期させられた周波数変換制御装置[23]が周波数変換正弦波電圧発生装置[24]を制御して、十分な電力及び振幅を持つ3相の周波数変換可能な変調正弦波電圧Uas、Ubs、Ucsを出力することがこの回路の特徴であることが分かる。駆動装置から出力される変調正弦波電圧及び変調方形波が、12個の電力電界効果スイッチング・トランジスタ及び6個のキャパシタで構成された交流半ブリッジ切換え回路の3グループにより、主切換え装置[26]で電力正弦波電圧に対する振幅変調に使われ、その後3相の振幅変調励磁電圧がその出力端子A1、A2；C1、C2; B1、B2から夫々出力される。低電圧直流電力発生装置[27]が集積回路で使う直流低電力を出力する。
【００２６】
図１に示すような16個の溝及び4極対を持つ2相電動機におけるパルス幅変調及びパルス振幅変調の励磁制御も上に述べたのと同様に達成することができることは言うまでもない。この発明は上に述べたことと同等の機能を持つこの他の制御回路を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】16個の溝及び4極対を持つ2相電動機の固定子及び回転子の横断面図である。
【図２】図１に示した電動機の1/2磁極ピッチ励磁巻線の接続及び励磁電圧を示す略図である。
【図３】図２に示した電動機の1/2磁極ピッチ集中励磁巻線の展開図である。
【図４】図１に示した電動機における正弦波パルス変調励磁電圧の波形の図である。
【図５】Aは図４に示す励磁電圧によって発生された脈動回転磁界の図、及びBは回転子の運行の略図である。
【図６】図１に示した電動機の何種類かの整数倍ピッチ励磁巻線の展開図である。
【図７】図１に示した電動機の何種類かの整数倍ピッチ励磁巻線の展開図である。
【図８】図１に示した電動機の何種類かの整数倍ピッチ励磁巻線の展開図である。
【図９】24個の溝及び4極対を持つ3相電動機の固定子及び回転子の横断面図である。
【図１０】図９に示した電動機の1/3磁極ピッチ集中励磁巻線の展開図である。
【図１１】図９に示した電動機の正弦波パルス変調励磁電圧の波形の図である。
【図１２】図１1に示した励磁電圧によって発生される脈動回転磁界の図及び回転子の運行の略図である。
【図１３】図１1に示した励磁電圧によって発生される脈動回転磁界の図及び回転子の運行の略図である。
【図１４】図９に示した電動機の何種類かの集中励磁巻線の展開図である。
【図１５】図９に示した電動機の何種類かの集中励磁巻線の展開図である。
【図１６】図９に示した電動機の何種類かの集中励磁巻線の展開図である。
【図１７】図９に示した電動機の励磁制御回路のブロック図である。
【図１８】図９に示した電動機の励磁制御回路のブロック図である。
【図１】
2005518176.tif 000003
【図２】
2005518176.tif 000004
【図３】
2005518176.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月17日(2004.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械台部と、固定子と、回転子とを有し、上記固定子は円筒形の鉄心を含み、固定子歯が該固定子鉄心の内面上に等しい角度で配置されていて半径方向に沿って内向きに伸び、固定子溝が歯の間を軸方向に通り抜けており、固定子溝または歯の数は、Mを励磁電圧の相数、Pを固定子磁極の対の数、Qを毎相毎極の溝または歯の数として、式Z=2*M*P*Qによって決定され、励磁巻線が固定子溝内に配置され、電動機の回転子はかご形構造である切換えパターン交流誘導電動機において、前記電動機の固定子にある励磁巻線が交流パルス・パターン変調励磁電圧を切換えることによって励磁され、回転子のかご形にある導電金属バーの数Kが固定子磁極の対の数Pの2倍、即ち、K=2Pであることを特徴とする切換えパターン交流誘導電動機。
【請求項２】
正弦波切換え交流パルス変調励磁電圧が、音声または超音波の周波数範囲内にあるパルス方形波電圧を用いて、同じ事実上の値または周波数を持つ、90°の位相差を持つ2相の連続変調正弦波電圧または120°の位相差を持つ3相の連続変調正弦波電圧に対するパルス幅変調またはパルス振幅変調を行うことによって発生されることを特徴とする請求項1記載の切換えパターン交流誘導電動機。
【請求項３】
かご形の導電金属バーが軸方向に沿って配置されるとともに、回転子の円筒面と平行に等間隔に分布していることを特徴とする請求項1記載の切換えパターン交流誘導電動機。
【請求項４】
毎相毎極の溝または歯の数がQ=1であるとき、固定子の励磁巻線は1/M磁極ピッチまたは整数倍ピッチを持つ集中巻線を採用することを特徴とする請求項1記載の切換えパターン交流誘導電動機。
【請求項５】
毎相毎極の溝または歯の数がQ>1であるとき、固定子の励磁巻線が分布巻線を採用することを特徴とする請求項1記載の切換えパターン交流誘導電動機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
最近20年乃至30年の間に、一般的に電子式エレクトロモータまたは電子式電動機と呼ぶことが出来るような永久磁石無ブラシ直流電動機、ステップ・モータ及び切換え磁気抵抗電動機が発明され、広く使われている。大抵の場合、その運転原理は極性が異なる磁石の間に発生される引力と反発力によって交互に使うことにより回転子を回転させることである。この種の電動機は、速度調整、寸法及び重量の点で目に見えるような改良がなされているが、製造コスト、速度調整範囲及び出力トルクは、さらに高い性能を求める増大する要求条件を依然として満たさない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上に述べた技術的な問題を解決するためにこの発明で用いる技術的な解決策は次の通りである。
このような電動機は、音声及び超音波の周波数範囲内の切換え周波数を用いた交流電磁誘導技術を採用することによって達成される。このため、これは音声周波数及び超音波周波数切換えパターン交流誘導電動機と呼ぶことが出来る。この電動機は機械台部と固定子と回転子とで構成される。固定子は円筒形の鉄心を含み、固定子歯が固定子鉄心の内面の上に等しい角度で配置されていて、半径方向に沿って内向きに伸び、固定子溝が歯の間を軸方向に通り抜けている。固定子溝または歯の数は次の式Z=2*M*P*Qによって決定される。ここでMは励磁電圧の相数、Pは固定子の極対の数、Qは毎相毎極あたりの溝または歯の数である。励磁巻線が固定子溝内に配置される。電動機の回転子はかご形構造である。「かご形」の導電金属バーが回転子の円筒面と平行に等間隔に軸方向に沿って分布して配置される。この電動機は、電動機の固定子に設けられた励磁巻線が、交流パルス・パターン変調励磁電圧を切換えることによって励磁され、「かご形」回転子にある導電金属バーの数Kが固定子極対の数Pの2倍である、即ち、K=2Pであることを特徴とする。固定子の励磁巻線は、切換え交流パルス・パターン励磁方式によって励磁され、励磁電圧はパルス変調電圧であり、正弦波パルス変調励磁電圧と呼ぶことができるが、これは、パルス方形波電圧と呼ぶことの出来る、音声または超音波の周波数範囲内のパルス方形波電圧を用いて、変調正弦波電圧と呼ぶことの出来る、等しい事実上の値及び周波数を持つ、90°の位相差を持つ2相の連続正弦波電圧又は120°の位相差を持つ3相の連続正弦波電圧に対して、パルス幅変調又はパルス振幅変調を実施した後に発生される。Q=1であるとき、固定子の励磁巻線の構造は1/M磁極ピッチまたは整数倍ピッチを持つ集中巻線を採用する。Q＞1であるとき、分布巻線を採用する。固定子の鉄心ならびに固定子は、音声及び超音波の周波数範囲内の対応する周波数特性を満たす軟磁気材料の積層板で作られ、表面絶縁処理をし、その後軸方向に沿って積み重ねる。これは全体として、または軸方向に沿った区分に従った形で対応する周波数特性を持つフェライト材料で作ることもできる。
【国際調査報告】
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