(57)【要約】本発明は、概して、誘導電動機の回転子における電蓄装置の使用に関する。最適な誘導電動機の回転子の磁場の必要条件は、回転速度に伴って、および周波数に反比例して増加する。擬似容量およびその他の逆周波数電気容量調整方法は、その必要性を提供するために用いられ、ゆえに誘導機械の回転子性能パラメータを改善する。電気リアクタンスの最適化は、回転誘導機械における電力伝送、トルク、効率、安定性、熱力学、振動、熱力学、および軸受寿命の改善のための基礎である。ＬＣ回転子の方法および設計は、これらの目的を達成するために本明細書において概説される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの回転子巻線を有する改善された誘導機の回転子であって、該少なくとも一つの回転子巻線に結合された少なくとも一つの蓄電装置を備える、誘導機の回転子。
【請求項２】
前記蓄電装置は無極性コンデンサである、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項３】
前記コンデンサは平板型である、請求項２に記載の誘導機の回転子。
【請求項４】
前記コンデンサは巻物型である、請求項２に記載の誘導機の回転子。
【請求項５】
前記コンデンサは円筒型である、請求項２に記載の誘導機の回転子。
【請求項６】
前記コンデンサは線形である、請求項２に記載の誘導機の回転子。
【請求項７】
前記蓄電装置は量子蓄電装置である、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項８】
前記蓄電装置はナノスケール蓄電装置である、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項９】
前記蓄電装置は拡張された表面積を有する、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項１０】
前記蓄電装置は有極性コンデンサである、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項１１】
前記有極性コンデンサは、電解、アルミニウム、タンタル、ニオブ、ルビジウム、チタン、スーパー、ウルトラ、ハイブリッド、二重層、バルブメタル、量子、またはナノスケールのうちの一つである、請求項１０に記載の誘導機の回転子。
【請求項１２】
前記蓄電装置は非対称コンデンサである、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項１３】
前記蓄電装置は対称コンデンサである、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項１４】
前記蓄電装置は電気化学電池である、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項１５】
前記蓄電装置は有極性蓄電装置のバイアス非直列アセンブリである、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項１６】
前記蓄電装置は可調または可変である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項１７】
前記蓄電装置は擬似容量蓄電装置である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項１８】
前記蓄電装置は、表面積の変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項１９】
前記蓄電装置は、距離分離の変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２０】
前記蓄電装置は、誘電率の変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２１】
前記蓄電装置は、電解質の変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２２】
前記蓄電装置は、温度の変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２３】
前記蓄電装置は、緩和時間の変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２４】
前記蓄電装置は、求心性の変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２５】
前記蓄電装置は、リード線の変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２６】
前記蓄電装置は、照射により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２７】
前記蓄電装置は、受動的変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２８】
前記蓄電装置は、制御された変動により可調である、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項２９】
前記一つの蓄電装置に、動作できるように接続された電源をさらに備える、請求項１〜１５のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項３０】
前記誘導機の回転子は、電気的にかつ機械的に、かご型回転子から適合される、請求項１〜２９のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項３１】
前記誘導機の回転子は、電気的かつ機械的に、従来の巻線型回転子の設計から適合される、請求項１〜２９のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項３２】
誘導機の固定子は、電気的かつ機械的に、一般的な回転子の設計から適合される、請求項１〜２９のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項３３】
前記誘導機の回転子はＬＣ回転子である、請求項１〜２９のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項３４】
前記ＬＣ回転子の軸と接続される少なくとも一つの軸受をさらに備える、請求項１〜２９のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項３５】
前記軸受は、磁気軸受、ジャーナル軸受、または負荷軸受である、請求項３４に記載の誘導機の回転子。
【請求項３６】
前記ＬＣ回転子に機械的に結合された誘導機の固定子をさらに備える、請求項３３に記載の誘導機の回転子。
【請求項３７】
前記ＬＣ回転子に電磁的に結合された誘導機の固定子をさらに備える、請求項３３に記載の誘導機の回転子。
【請求項３８】
前記ＬＣ回転子に軸を介して接続された、機械的負荷または原動力をさらに備える、請求項３３に記載の誘導機の回転子。
【請求項３９】
磁場を遮断、絶縁、または排除する装置材料をさらに備える、請求項１〜３８のうちのいずれか１項に記載の誘導機の回転子。
【請求項４０】
前記回転子巻線は、単一のシャントコンデンサを有する単一巻線である、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項４１】
前記回転子巻線は、複数のシャントコンデンサを有する単一巻線である、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項４２】
前記回転子巻線は、少なくとも一つの直列コンデンサを有する２重巻線である、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項４３】
前記回転子巻線は、各巻線が同一のＤｏｔ仕様を有する２重巻線である、請求項４２に記載の誘導機の回転子。
【請求項４４】
前記回転子巻線は、各巻線が正反対のＤｏｔ仕様（またはＣＷ／ＣＣ）を有する各巻線を有する２重巻線である、請求項４２に記載の誘導機の回転子。
【請求項４５】
前記回転子巻線は、ハイブリッドコンデンサ（すなわち、直列およびシャント配置）構造を備える２重巻線である、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項４６】
前記回転子巻線は、ハイブリッドコンデンサ（すなわち、直列およびシャント配置）構造を備える複数巻線である、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項４７】
所望の周波数応答のＬＣ回転子を作るために、シャントにおいて少なくとも一対の異種コンデンサをさらに備える、請求項１に記載の誘導機の回転子。
【請求項４８】
本出願の明細書および／または図面において説明されたように、少なくとも一つの回転子巻線を有する、改善された誘導機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本特許出願は、米国仮特許出願第６０／５７１，９７５号（発明の名称「ＩＮＤＵＣＴＩＯＮ  ＭＡＣＨＩＮＥ  ＲＯＴＯＲＳ  ＷＩＴＨ  ＩＭＰＲＯＶＥＤ  ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ  ＲＥＳＰＯＮＳＥ」、２００４年５月１８日出願）の利益を主張するものであり、該仮特許出願は、本明細書にて、参考として援用される。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一般的に、回転子内の蓄電装置の使用に関する。より特定的には、本発明は、周波数応答を改善した誘導機の回転子内のコンデンサのような蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気エネルギーの有効な仕事への変換は、大量の電力を消費する。したがって、それらのエネルギー変換機構の操作パラメータを改善することにかなりの利点がある。回転子は、有用な回転仕事への電磁エネルギーの変換において、電気負荷の究極点である。回転子の周波数応答は、これまで重要な課題と大変な困難をもたらしてきた。
【０００４】
ＡＣ周波数：ほとんどのＡＣ発電、変換、および配電網は、５０または６０ヘルツの固定の基本周波数で動作する。使用されているその他の基本周波数は、例えば２５および４００ヘルツである。領域は一般的に、選択された基本周波数に同期化、および位相固定される。ＤＣ発生、変換、および非同期連係は、これらの領域間で電力を伝送するために使用される。その他の周波数または可変周波数が、特定の場所または用途における使用で望まれる場合、周波数変換器または可調周波数装置が使用されている。電動発電機装置およびパワーエレクトロニクス周波数変換器および可変速駆動は、これらの機能を備えている通常手に入る製品である。
【０００５】
調波周波数ひずみ：調波および低調波の周波数は、多くの場合、基本周波に付加される。６０ヘルツ基本周波数の場合、第２、第３、および第４の調波周波数は、１２０、１８０、および２４０ヘルツであり得る。問題のある周波数は、第５の調波、および第３、第９、および第１５の調波などの３の倍数である調波を含む。低調波周波数は、１／２（３０ヘルツ）および１／３（２０ヘルツ）の低調波を含む。大幅な度合いの低調波および調波の周波数、ならびに特にこれらの周波数での共振の存在は、配電網および接続された装置の信頼性のある動作に大変な問題をもたらす可能性がある。電源と電気負荷は、調波または低調波ひずみを発生させることが多く、またはそれらに敏感であることが多い。
【０００６】
周波数応答：電子部品およびシステムは一般的に、周波数変動に対応して、機能、動作、および特性において変化する。これらの性能の変動は一般的に、周波数応答曲線の形式でグラフ化される。電子コンポーネントおよびシステムの構成は、多くの場合、それらの周波数応答を最小化、最大化、線形化、または平坦化するために変更される。一定の材料またはシステムの周波数応答は、日常的な技術の設計の考慮である。増幅器、スピーカー、可変周波数駆動の他、多くのその他の電気装置およびシステムの電気的設計は、システムの周波数応答に主に重点を置く。さまざまな複雑である、数学的、発見的および回路のモデルは、コンポーネント、サブシステム、およびシステムの周波数に関連する性能変動を説明する。周波数応答は、調波、低調波、漂遊共振、および同様なもの存在によって、配電網などの固定周波数のシステムおよび装置においてでさえ考慮することが重要である。材料、設計、プロセス、および実装は、周波数応答を選択、変更、および合わせるために存在する。
【０００７】
コンデンサ：電気コンデンサは、電場に電気エネルギーを保存する、周知の基本電気回路素子である。一般的なコンデンサの種類である平板型コンデンサは、電気絶縁体または誘電体により分離される２つの導電体から成る。平板型電気コンデンサの電気容量は、一般的に、「平板型電気容量公式」というタイトルの方程式１において以下に示されるように、板の表面積（Ａ）、板を分離する距離（Ｄ）、および誘電体の電気的特性（Ｅ）によって数学的にモデル化される。２つの一般化されたコンデンサ技術である、無極性および極性が存在する。極性と無極性のコンデンサの交換使用のための、周知の機構および方法が存在する。いくつかの一般的な無極性の電気コンデンサ技術は、クラフト紙、油入および金属化フィルムを含む。いくつかの一般的な極性のコンデンサ技術は、電解、タンタル、スーパーコンデンサ、ウルトラコンデンサ、および二重層コンデンサを含む。電流は、コンデンサおよび容量性回路において電圧を流す。
【０００８】
方程式１：平板型電気容量公式は、
ｃ＝ＥＡ／Ｄ
である。
【０００９】
電気負荷時のコンデンサ：シャントコンデンサは、主に電流源として動作する。直列コンデンサは、主に電圧源としての役割を果たす。したがって、ハイブリッドコンデンサのトポロジーは、多数の回路の必要性のために構成されることができる。かなりの利点が、直列、シャント、およびハイブリッドコンデンサが電気負荷の点またはその近くに位置するＡＣ電気システムに生じることが一般的に認識されている。これらのコンデンサの利点は、多くの場合、負荷からの距離とともに減少する傾向がある。
【００１０】
可変コンデンサ：電気容量変動の簡単な方法は、シャントで（電気容量を増加するため）および直列で電気容量を減少させるために追加のコンデンサを加えることによる。いくつかの機構は電気容量が変動可能であるところに存在することが、方程式１より明らかに分かる。ラジオの高周波チューナーは、一般的に、平行板コンデンサの導体表面の配列を、程度の差はあるが、平行配列および重複に動かす方法によって動作する可変コンデンサである。この機構は、方程式１の表面積（Ａ）パラメータを変える。電気容量も、板分離（Ｄ）の変動によって変更されることができる。さまざまな追加の機構は、例えば、平板の空気間隙の板間に高誘電率（Ｅ）のシートを挿入するなどの、誘電パラメータの変動のために存在する。有極性コンデンサの電気容量はまた、電解質温度により著しく変化する。
【００１１】
擬似コンデンサ：特定の電気コンデンサは、周波数が増えると、電気容量において大幅な減少を示す。これは、次のようにあらためて述べられることが可能である：これらのコンデンサの実装は、周波数における減少に対応して、電気容量が急増する。この現象は、擬似容量と呼ばれることがある。これらの装置における周波数と電気容量の一般化されたグラフは、図１に示され、「擬似容量」というタイトルが付けられている。擬似容量は、二重層コンデンサ、スーパーコンデンサ、ウルトラコンデンサ、タンタルコンデンサ、ニオブコンデンサ、および電解コンデンサなどの有極性コンデンサにおいて顕著である。これらの装置の電気容量は、ＤＣ時またはその近くで最大化される。同様の現象は、リード線のインダクタンスにより、より高い周波数で発生する。全ての極性の蓄電装置の一般化された容量性の周波数の曲線形が類似している一方、抵抗などのその他の電気パラメータの周波数応答は、大幅に変動する。周波数、電気容量、および抵抗の関係は、散逸率曲線を示す場合がある。
【００１２】
これらのコンデンサは、主な電気パラメータが抵抗である、自己共振周波数を示す。その周波数を越えると、それらの回路挙動はいくらか誘導的な性質である。この現象は、場合によって、電荷蓄積および電荷放電のための緩和時間として特徴付けられる。擬似容量のためのさまざまな機構は、吸着およびレドックス擬似容量を含む文献において確認されてきた。これらの装置の電気容量も、電解質温度とともに変動する。各有極性コンデンサ技術は、周知の周波数応答を有する。周波数応答は通常、電気容量、インダクタンス、および抵抗の数学的なモデリングパラメータにおける変動を含む。これらの技術の電気抵抗パラメータも、温度とともに大幅に変動する。異なる周波数特性のコンデンサの並列配置は、所望の全体の周波数応答を作るために用いられることが可能である。この設計技術は研磨と呼ばれる。
【００１３】
インダクタ：電気インダクタンスおよびインダクタの構造は、同様に、電磁気学の専門領域内で十分に探求されている分野である。インダクタは、エネルギーを磁場に蓄電する。チョーク、変圧器、電磁石、モーター、および発電機は、電気インダクタの一般的な例である。インダクタは、電磁信号および電磁気力がさまざまな周知の方法によって、これらの装置において、距離をおいて誘導されることが可能である特性に基づいてそう名付けられる。磁気誘導は一般的に、周波数、材料、および距離の関数として数学的に計算される。誘導は、鉄、ニッケル、およびコバルトなどの強磁性体の存在下で大いに増幅される。これらの材料および多くのその他の誘導の強化材料の合金は、電磁設計において日常的に使用される。インダクタの電気的特性は一般的に、ヒステリシス曲線および損失曲線によって、数学的にモデル化される。電流は、インダクタおよび誘導性回路において、電圧に遅れをとる。
【００１４】
ヒステリシスおよび飽和：規定の周波数および温度で動作する、磁気回路素子および誘導性回路におけるＡＣ電界と電流の関係は、一般的にヒステリシス曲線によって説明される複合関数である。これらの曲線は当技術分野の者には周知である。一般的なヒステリシスは複雑であるが、通常、線形領域、ソフト飽和領域および飽和領域によってモデル化される。
【００１５】
インダクタおよびコンデンサの周波数応答：インダクタおよびコンデンサは、周波数依存挙動を示す。例えば、インダクタのエネルギー蓄積および誘導結合能力は、周波数とともに増加する。およそ２５％のインダクタの質量における増加は、６０ヘルツの変圧器およびモーターを、５０ヘルツの供給に変換するために必要とされる。インダクタは、ＤＣ用途において短絡で、高周波数で開回路に近づく。コンデンサは、対照的に、ＤＣにおいて開回路であり、高周波数で電気的短絡に近づく。
【００１６】
リアクタンス：選択周波数でインダクタおよびコンデンサの電気回路挙動と数学的に関連する電気パラメータが、リアクタンスという用語である。電気リアクタンスは、電気抵抗と同様の方法で、ＡＣ電圧を電流に関係付ける。容量性リアクタンスおよび誘導性リアクタンスは互いに相殺し、ＡＣ電圧をＡＣ電流に関連付けるのは回路抵抗のみである。電気リアクタンスは周波数依存である。したがって、誘導性リアクタンスは、周波数とともに増加する傾向にあり、一方、容量性リアクタンスは、通常周波数とともに減少する。容量性リアクタンスは、１の分子および９０度の位相ベクトルのシフト関数からなる分母（Ｊ）、ヘルツにおける周波数の２π倍の角振動数、およびコンデンサの電気容量を含む指数として、以下の方程式２に示される。
【００１７】
方程式２：容量性リアクタンスは、
ＸＣ＝１／ＪＷＣ
である。
【００１８】
誘導性リアクタンスは、以下の方程式３に示されるように、同一のＪＷ関数×インダクタのインダクタンス（Ｌ）によって示される。これらの方程式から、理想的なインダクタおよび理想的なコンデンサの回路の周波数応答は、全く正反対であることが明らかである。実際の電気コンポーネントの正確な回路挙動は、当然のことながら、これらの数学的なモデル化近似よりもいくらか複雑である。
【００１９】
方程式３：誘導性リアクタンスは、
ＸＬ＝ＪＷＬ
である。
【００２０】
力率：力率は、ＡＣ電気回路をモデル化するための古典的な数学的ツールである。力率は、ＡＣ電圧、電流、および角度位相変位を、その回路により供給またはシンクされるワットと関連付ける。配電網の負荷の大部分を含む誘導性負荷は、遅れ力率によって特性付けられる。容量性負荷は、進み力率によって特性付けられる。誘導性および容量性負荷がちょうど釣り合っている場合、回路は単一力率を明示する。この場合、電圧および電流は共に位相固定される。この電気リアクタンスのバランスの程度は、方程式４で以下に示され、「理想的な直列ＬＣ共振状態」というタイトルが付けられ、抵抗は考慮されていない。「直列ＬＣ共振等価」というタイトルの方程式５は、この大小関係をあらためて示す。理想的なシャント共振のための、周知である類似の公式が存在する。抵抗効果を含むさらに複雑な直列およびシャント共振の公式もまた、当技術分野において周知である。混成共振および擬似共振の公式は導き出され、またはモデル化されることができる。
【００２１】
方程式４：理想的な直列ＬＣ共振状態は、
ＸＬ＝ＸＣ
である。
【００２２】
方程式５：直列ＬＣ共振等価は、
１／ＬＷＣ＝ＪＷＬ
である。
【００２３】
電力伝送定理：ＡＣ電力伝送は単一力率で最適化されることが、当業者には周知である。これは、誘導性リアクタンスが容量性リアクタンスと等しくなる場合に起こる。これは、電力伝送定理のさまざまな陳述において説明される。同様に、電気共振および擬似共振は、十分に探究されている電気現象である。共振に関連する現象において解放された力は、無限に近づく。当然のことながら、抵抗、損失、および仕事は、実現可能な装置においてこれらの力を減少させる働きをする。これらは、電力の伝送、分電、変換において、日常的に見られ、用いられている。簡単な電気回路における単一力率または共振の一般的な状態は、誘導性リアクタンスが容量性リアクタンスに同等であることである。最も有用な電気負荷は誘導性であるため、コンデンサは一般的に、力率を増加させるために配電網を加えられ、ゆえに、負荷への電力の伝送を最大化にする。電力伝送は通常、電源および負荷が相互に複素共役である場合に最大化される。
【００２４】
変圧器：ある導体におけるＡＣ電流は、隣接の導体において、同一の周波数のＡＣ電流を発生させるまたは誘導するということで周知である。これは、真空、空気中、または絶縁体を介して発生する。電気未供給の線が電力線に隣接および並列である場合に、このプロセスは観測される。例えば、電話線またはその他の導体が直接電力会社の線の相線の下に通っている場合など、頻発する。一般的におよそ４８ボルトＤＣの電力を供給される従来の電話線は、並列経路の長さが増えるにつれて、ＡＣ電圧を次第に増加させる。電話会社は、並列経路上の単相導体を監視することを回避するために、それらの電話線を電柱の逆側に交互に入れ替える。同様に、電力会社は、この効果を最小化するために、相導体を連続的に作る。
【００２５】
誘導のこのプロセスは、鉄、コバルト、ニッケルおよびその他の強磁性体の存在下で大いに増加される。変圧器の作用はこの誘導に基づく。計器用変圧器において、２つの導体は、固定比率の巻き数で磁気鉄心の周りに巻き付けられる。磁気鉄心は、固体、または窓の形で相互配置された薄板から成る。導体は、変圧器鉄心の反対の柱の周りに巻き付けられることが多い。低圧変圧器は、大きな直径のワイヤで巻き数が少ない。変圧器の高電圧側は、より小さい直径の導体で巻き数が多い。導体の一方は、ＡＣ電源に接続される。他方の導体線は、ＡＣ電圧への磁気誘導によって電圧を印加される。このＡＣ電圧は、その巻き数を電源に接続された導体の巻き数によって除算された比率に非常に近い。降圧器は、電力を高圧配電線からさらに低圧で安全な一般家庭用の電圧に変換するために日常的に使用される。誘導のプロセスは、モネルおよびハスタロイ（ｈａｓｔａｌｌｏｙ）などの特定の非磁性体の使用によって変更および制御されることも可能である。
【００２６】
チョーク：電気チョークは一般的に、鉄心に巻き付けられた単一導体を有する鉄心から成る。電気チョークは一般的に、変圧器において使用されるような連続鉄心ではなく空間隙を含む。間隙は空気である可能性、または一般的に誘電体と呼ばれる電気絶縁材料で満たされている可能性がある。チョークは、電気回路設計において一般的に用いられる、特定の十分立証された電気的効果を有する。鉄心の形、材料、および空隙距離は、チョークの電気または磁気特性において顕著に表れる。一部の構成において、この種類の装置は、電磁石としての使用のために設計されることが可能である。その他のチョークの設計は、電気的フィルターの用途において一般的に用いられる。電気モーターを含むその他の有用な電気製品は、意図的に空隙を含む磁気鉄心に巻き付けられる導体を使用して設計される。
【００２７】
電気機械：ほとんど全ての電気機械は、２つの基本現象を探究することに基づく：磁場において電流に及ぼされる力、および磁束を有する強磁性構造間でもたらされる力。ほとんどの回転機械において、トルクは、主に回転子の鉄心にもたらされ、わずかなトルクのみが直接コイルにもたらされる。
【００２８】
モーターおよび発電機：一般的に、電気モーターおよび発電機のエネルギー変換プロセスは可逆的であるが、損失曲線およびヒステリシス曲線を有する。それらは、誘導の現象を用いて動作し、モーターモードで作用する場合に固定子が回転子において電磁気力を誘導する。リニアモーターおよび回転モーターを含む、いくつかの有用な起電力の機械が存在する。回転モーターには、多くの種類のものがあり、その中には、固定子と呼ばれる機械的に固定される側と回転子と呼ばれる回転要素を備えるものを含む。ＡＣ誘導モーターの固定子側は一般的に、ＡＣまたは整流ＤＣによって電力を供給され、回転子において起電力および電力を誘導し回転を引き起こす。反対に、回転子が機械的に駆動されるとき、次いで、これらの装置は電気を発生させる傾向があり、こうして発電機モードで作用する。
【００２９】
同期および非同期の回転機械：ＡＣモーターは通常、同期か非同期のどちらかの種類である。同期モーターは、極対計算によって測定されるまさにソース周波数で回転し、一方、非同期モーターは、空転の存在により特性付けられるより遅い速度を示す。従来の非同期の誘導機の回転子は、通常、かご型（ｓｑｕｉｒｒｅｌ  ｃａｇｅ）構造か巻線型回転子（ｗｏｕｎｄ  ｒｏｔｏｒ）構造のどちらかである。非同期モーターの回転子が回転磁場の速度に近づく時、回転子において誘導される電気の周波数は減少する。同期速度が到達する限度はＤＣである。したがって、トルクは、この同期速度で動作する非同期モーターには発生されない。
【００３０】
従来の回転子の種類：ＡＣ誘導電動機の２つの最も一般的な設計は、かご型および巻線型の種類を含む。軸、鉄心、および回転子導体バーのほとんどは、図２の略図から省略されている。ＡＣ誘導電動機の中に実際のリス（ｓｑｕｉｒｒｅｌ）は存在しないが、かご型回転子はおなじみの形である。巻線型回転子のＡＣ誘導電動機の構造は、同様に、当業者に周知である。ＤＣ回転子および同期回転子などのその他の回転子の種類にも、当業者はかなり精通している。
【００３１】
回転磁場：電流を使用して回転磁場を発生させることは、Ｎｉｃｏｌａ  Ｔｅｓｌａによって１８８３年に発明された誘導機の基礎である。回転（ｒｏｔａｔｉｎｇまたはｒｅｖｏｌｖｉｎｇ）磁場は、３相モーターの固定子において容易に発生される。単相電気上で動作するモーターは、通常、その他の周知の設計方法によって、回転磁場を発生させなければならない。隈取、コンデンサ起動、およびコンデンサ始動モーターは、単相電源で動作する誘導機において回転磁場を誘導するための、比較的周知の固定子設計である。単相電源から３相誘導電動機を動作するための周知の方法が存在する。
【００３２】
モーター速度：ＡＣ誘導電動機の回転速度は、電極の対の数、負荷に関連する空転、および電気周波数の関数である。６０ヘルツで駆動される同期モーターは、一対の極（１ＰＰ）とともに１秒に６０回転すなわち３６００ＲＰＭで回転する。あるいは、追加の極とともに１８００ＲＰＭ（２ＰＰ）、１２００ＲＰＭ（３ＰＰ）、９００ＲＰＭ（４ＰＰ）などで回転する。同一の周波数で駆動される非同期ＡＣモーターは、約３５８０のＲＰＭ、１７５２ＲＰＭなどのオーダーで定格負荷速度を下げる。可変速駆動および同様の装置は、通常、周波数変換器を誘導電動機に接続する。駆動の周波数および電圧または電流の適切な変動によって、回転子の回転速度および／またはトルクは変動される。駆動は、周波数および回転速度の広範囲にわたって動作することが可能であり得る。
【００３３】
回転子の周波数：ＡＣ誘導電動機の回転子において流れる電気周波数は、回転子の回転速度とともに変動する。回転子が回転速度（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｖｅｌｏｃｉｔｙまたはｒｏｔａｔｉｏｎａｌ  ｓｐｅｅｄ）を増加させると、固定子から接続される周波数は減少し始める。設計された同期速度の半分で回転子回転によって見られる主な周波数は、固定子が接続される周波数の半分のオーダーである。回転子が同期速度の４分の３で回転する場合、回転子の電圧および電流の周波数は、基本周波数のおよそ４分の１である。固定子が６０ヘルツの電源と接続される場合、回転子の電気周波数は、大型機械における０．３ヘルツという低さから、より小さい機械における３ヘルツまでの範囲である。
【００３４】
回転子が同期速度に近づくと、回転子における電流の周波数はＤＣに近づく。誘導は電気周波数の関数であるため、誘導はＤＣで発生しない。したがって、ＡＣ誘導電動機は、同期速度（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｓｐｅｅｄ）で回転している時にいかなるトルクも発生させることができない。同様に、誘導発電機は、同期速度（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）で回転している時にいかなる電力も発生させることができない。同期モーター／発電機は、Ｔｅｓｌａによって導入された機構によって同期速度で動作する。しかしながら、前述のとおり、ＡＣ誘導電動機／発電機は、機能的にこの速度では無用である。
【００３５】
空転：回転子の周波数の、固定子の周波数に対する比率は、空転である。しかしながら、モーター空転は、多くの場合パーセンテージ形式で表される。空転は、作動の時に最大化され、モーターが加速するにつれて減少する。モーターの動作範囲での空転は、モーター設計の対象である。同期速度で、モーター空転はゼロである。市販されている、高トルク、高空転モーターは、５％から８％またはそれ以上の負荷依存の空転範囲を示す可能性がある。
【００３６】
効率性および電気料金体系：モーターに関する電気機械変換効率のさまざまな定義が存在し、それらの定義は、機械的出力と電気入力とを比較し得る。いくつかの簡潔化された測定は、ワットのみを考慮に入れる。さらに一般的な公式は、モーターを動作するために必要であるボルト・アンペアを含む。この大局的な測定は、ＶＡ効率と呼ばれる。その他の公式は、高調波ひずみおよびその他の電気的外乱を考慮に入れる。したがって、産業的使用者が、電気代を見て、原動力システムおよびその他のエネルギー変換を選択することが日常となった。
【００３７】
ＬＣ固定子モーター設計：電気コンデンサは、８０年以上の間、単相ＡＣ固定子の設計に組み込まれてきた。これらのモーターの種類は、モーター起動、およびモーター始動／モーター起動設計を古典的に含む。一般的に、これらの単相ＬＣのモーター固定子は、二つの巻線からなっている。一方の巻線は、電源に直接接続され、他方はコンデンサを介して電源に接続される。さまざまな単相固定子の巻線システムは長年にわたって開発されてきた。ＷａｎｌａｓｓおよびＳｍｉｔｈのモーターは、力率、トルク、効率、軸受寿命などの向上を提供した、二つの注目すべき例である。始動コンデンサは、大きいおよび高いトルクが必要条件である単相モーターに通常加えられる。
【００３８】
作動時：作動の時、および固定された回転子の状態において、回転子は、磁気誘導によって、最大限の程度まで固定子に磁気的に連結または結合される。作動の時、この誘導結合は電源の基本周波数にある。誘導電動機の磁化されている突入電流および起動電流は、ソース電圧よりも大いに遅れる。磁化されている突入電流と起動電流に関連する遅れ電流は、モーターの全負荷電流よりもさらに大きい。この低力率は、モーターを始動するために、磁化されているＶＡＲの大きなソースを必要とする。これらの磁化されているＶＡＲは、一般的に、配電網の同期発電機によってもたらされる。定常および過渡ＶＡＲの必要条件も、配電網に沿ったコンデンサのバンクによって、およびその他の周知の方法によって提供されることができる。これらのグリッドコンデンサバンクは、シャント、直列、あるいはハイブリッドの構成とすることができる。
【００３９】
モーター電気パラメータの測定および計算：特定の電気試験を実施し、モーターのパラメータを決定することを目的として、回転子を固定し、ソース電圧を定格電圧の約４分の１から３分の１に下げることがある。その他の電気試験は、回転子速度を、同期速度から、無負荷および徐々に全負荷、稼動係数負荷、ならびに発生トルク負荷に変更することによって実施される。その他の固定子電気試験は、回転子が取り除かれた状態で実施される。可変速度駆動、周波数依存の電気パラメータは、さらなる性能特性を実質的に必要とし得る。
【００４０】
単相ＬＣモーター設計：ＡＣ誘導電動機用途におけるコンデンサの従来の使用は、通常、固定子への電気的接続を伴っていた。これらは、インダクタ／コンデンサまたはＬＣ固定子設計として特性付けられる。コンデンサを単相固定子設計に組み込む、多数のそのようなモーターの設計および特許が存在する。これらの設計は、高ＶＡ効率の単相供給誘導電動機として合理的に特性付けられる、不変分割コンデンサ、Ｃｒａｖｅｎｓ  Ｗａｎｌａｓｓ、およびＪＭ  Ｓｍｉｔｈの設計を含むがそれだけに限定されない。したがって、それらは高力率および優れた電力からＨＰ電気への変換効率を示す。ＶＡ効率は、それらの二つのパラメータの積として、小数の形式で計算されることができる。
【００４１】
古典的な不変分割コンデンサは、図３に示される。固定子は、単相電源と接続され、右側のインダクタのみの分岐と左側の直列インダクタ／コンデンサの分岐との間の位相シフトによって、およそ２相の回転磁場を発生させる。この固定子は、さまざまな目的のためにさらに具体的に設計されることが可能である。一つの一般的な目的は、効率が頂点に達する動作負荷時またはその近くで、全体の固定子擬似共振状態を達成することである。この目的とその他の設計目的は、コンデンサとインダクタを周知の方法でサイズ決定することを伴う。追加の始動トルクが必要な場合、始動コンデンサは、不変（起動）コンデンサとともに、シャントで用いられる。
【００４２】
Ｗａｎｌａｓｓ単相誘導電動機：Ｗａｎｌａｓｓの単相モーターは、通常、上記で示されたさまざまな不変分割コンデンサの固定子である。Ｗａｎｌａｓｓのモーターはまた一般的に、二つの固定子巻線から成るが、システムの中性または一般的なリード線へ端で接続され得る反対のＤｏｔ仕様からは成らない。起動コンデンサは、一つの巻線を有し、直列で接続される。コンデンサおよび残りの回転子巻線の端は、次にシステムの熱リード線と接続される。この広く使用される単相モーター設計は、規定の回転方向を示す。回転方向は、簡単な外部の再接続によって逆にできる。一般化されたＷａｎｌａｓｓの固定子設計は、図４に示される。その単相電気モーターの２重巻線のための理想的な電流変位は９０度である。これは、最大のトルクをもたらす。ほとんどの場合、Ｗａｎｌａｓｓモーター電流は、伝えられるところでは、相互に約６０度から７０度、一般的に６７度で変位される。この変位は、負荷とともに、いくらか変動する。この角距離は、規定の１２０ヘルツの機械的振動をこの種類のモーターに与える。これらのモーターは、さまざまな負荷、電圧、およびコンポーネントの変動に応答して、遅れ、単一（ｕｎｉｔｙ）または進み力率を示す傾向にある。ここで詳細にこれらの広範囲に及ぶモーターシステムを十分に説明するつもりはない。
【００４３】
Ｊ．Ｍ．（Ｏｔｔｏ）Ｓｍｉｔｈ誘導電動機：Ｓｍｉｔｈのモーターは、通常、比較的標準の１２のリード線の３相モーターの、単相電源への複雑な接続を伴う。１２のモーターのリード線は一般的に、二つの半分のモーターを形成するために、さまざまな周知の方法で接続される。少なくとも二つのリード線は、通常、システムの熱線および一般的な線に接続される。残りのモーターのリード線は一般的に、特定の接続が一つ以上の電気コンデンサを経由する状態で、規定の相互に交差する方法で接続される。追加の始動トルクが必要である場合、Ｓｍｉｔｈのモーター設計は、一つ以上の起動コンデンサを周知の方法で用いる。コンデンサの値が適切に選択される場合、Ｓｍｉｔｈの固定子電流は、およそ１２０度で均衡および分離される。したがって、全負荷動作において、Ｓｍｉｔｈの固定子設計は、最小１２０ヘルツの機械的振動を示す。それらは一般的に、３相電圧状態のために、モーターの定格効率の時またはその近くでも機能する。Ｓｍｉｔｈのモーター設計は、進み力率を示し、追加の３相衛星モーターを動作するために用いられることができる。全体のシステムは、単一力率の時またはその近くで動作されることが可能である。Ｓｍｉｔｈのモーター構造を詳しく説明するつもりはない。
【００４４】
３相コンデンサバンク：コンデンサは、力率を補正するため、および局部負荷のＶＡＲ必要条件をもたらすために、３相供給に取り付けられることがある。コンデンサバンクは、３相モーターおよびシステムの磁化ＶＡＲ、突入電流、起動トルク、および力率の必要条件をもたらすためにも用いられ得る。これらのコンデンサバンクの使用に関連する、周知の望ましくない効果が存在する。例えば、漂遊の調波および低調波共振は、配電網上のシャントおよび直列コンデンサの設置において頻繁に見られる。また、モーターのフライホイール挙動が存在する場合、シャントコンデンサバンクから上流での回路切断は、破壊的な過度過電圧状態を発生させる可能性がある。この過電圧状態は、相電圧の供給停止を引き起こす。それでもなお、システムの電気損失減少、調節改善、および発電機の燃料費削減がみられるので、配電網において多数の固定および可変コンデンサバンクが使用される原因となってきた。
【００４５】
３相固定子設計：コンデンサの使用による配電網ＶＡ効率、電圧制御、およびその他の望ましい要因を増加させる必要が十分ある。結果として、コンデンサを固定子に組み込む多くの誘導電動機設計が導入されてきた。これらの設計は、Ｈｏｂａｒｔ、Ｗａｎｌａｓｓ、およびＲｏｂｅｒｔｓの３相ＬＣ固定子設計１を含む。図１１は、ＡＣ誘導３相―Ｈｏｒｂａｒｔの固定子設計の略図である。図１２は、Ｗａｎｌａｓｓの固定子の従来技術の設計の略図である。図１３は、Ｒｏｂｅｒｔの固定子の従来技術の設計の略図である。これらのモーターは、文献において広く研究されてきた。これらの設計のデザイン、特性、利点、および制限は場合により、若干激しく議論されているが、十分に立証されている。既存の固定子、空隙、および回転子の設計のさまざまな開形式および数値的数学的モデリングツールは、かなり高度である。
【００４６】
既存の単相および３相モーターの一つの基本的な不利点は、周波数または帯域幅に関連する。回転子の磁気および電気周波数は、モーターが加速するにつれて減少する。したがって有効な始動トルクが必要な場合、少なくとも二つのコンデンサ値、起動コンデンサおよび始動コンデンサ、が必要である。０から全負荷の範囲間の定常状態は、さらに多数のコンデンサ値を必要とする。動作高領域の負荷上で、力率、効率、ひいては誘導機械のＶＡ効率を最適化するには、かなりの課題がある。この課題は、発電モードでの動作および交流モーター／発電機供給によってさらに複雑化される。最後に、可変周波数または可変周波数駆動（ＡＳＤ）を形成するための誘導機械との可変周波数電気装置使用は、さらに課題を増やす。ＡＳＤの帯域幅は、１ヘルツの数分の１から数百ヘルツまで変化する可能性がある。
【００４７】
パルス幅変調（ＰＷＭ）方式および同様の可調速度駆動は、一般的に、誘導電動機に接続される場合、正弦波固定子電流を有する。しかしながら、電圧は、スパイクまたは瞬時の高値を有する。高電圧スパイクは、誘導電動機の軸受の問題を発生させる。ＰＷＭ高電圧スパイクは、軸受および案内溝に孔（ｐｉｔｔｉｎｇ）をあける。このため、モーターの寿命が短くなる。
【００４８】
既存のＬＣ固定子設計およびその他の非同期モーターコンデンサの回路装置は、幾分かの電気的自己励磁を示す。
【００４９】
従来のモーターの容量要求はかなり減少しているが、定格負荷速度の場合と負荷速度の場合では幾分か異なる。回転子が物理的に存在しない場合、または同期速度に加速される場合は、固定子の力率を補正するのに要求される電気容量はかなり低い。モーター固定子にトルク電流の必要条件および定常力率補正を提供するために、大きな始動コンデンサおよび小さめの起動コンデンサが必要である。この周知であるＡＣ誘導モーターの要求容量に対するヒューリスティックスは、ほとんど完全に回転子自体を考慮しない。誘導モーターの能力に対する制限は通常、導体に関連するのではなく、強磁性体に関連することは周知である。また、スーパー導体および強力な磁性体および強磁性体などの先端材料を使用すると、誘導電動機の周波数応答はさらに重要になる。
【００５０】
モーターの一般的な構造は、図２１に示される。回転子は、本発明によって変更される。コンデンサは、回転子の導体の少なくともいくつかにおいて電気経路を加えられている。これらのコンデンサは、鉄の積層スタックの端に電気的に位置する。それらは、回転子の鉄の積層の端の近くにも物理的に位置することもある。
【００５１】
回転子は、電気モーターの回転部分である。モーターは、かご型または巻線型回転子のどちらかを備える。固定子と同様、回転子は軟質線で巻かれたコアで組立てられているが、軸および軸受をさらに備える。軸および軸受は、回転子を回転させる端部キャップによって支えられている。
【００５２】
かご型回転子は、ハムスターの運動用車輪に若干似ている。かご型回転子がその名前になったのはそれが理由である。回転子は、軸の周りに円筒型に配置された銅、真ちゅう、またはアルミニウムなどの軟質金属の導電性のバーでできている。これらのバーの大きさ、形状、または抵抗は、それらを使用するモーターの特性に大きく影響する。図２２参照のこと。
【００５３】
バーは、バーを短絡させる働きもするリングによって各端で支えられる。このようして、完全な回路がモーター内に提供される。固定子からの磁場は、かご型回転子のバーにおいて逆磁場を誘導する。回転子は、バーがこの磁場によって反発されるため回転し始める。
【００５４】
「業界の主力商品」とよく言われるほど、かご型誘導電動機は安価で信頼できる。それらは、ほとんどの用途に適しており、サプライヤーからすぐに入手可能である。
【００５５】
回転子は、かご型と同一の原理で動作するが、異なって設計される。図２３を参照のこと。巻線回転子は、軸上のスリップリングで終了する短絡バーではなく巻線で組み立てられている。スリップリングおよび回転子回路への外部抵抗の取り付けは、モーターのトルク速度特性の変動を可能にする。
【００５６】
約５から１の速度範囲変動は、外部抵抗の追加によって達成される。これは、電気効率を代償にしているが、但し空転エネルギー修復回路が使用されていない場合に限る。図２４参照のこと。
【００５７】
巻線回転子が発生させる最大トルクは、回転子の設計によって決まる。最大トルクが発生する比率は、外部回転子抵抗によって決まる。巻線回転子誘導電動機は、所望の始動特性または起動特性を提供するために回転子回路が変更されることが可能であるため、多くの用途において有用である。図２７は、従来のかご型および巻線型回転子の断面図を示す。
【００５８】
巻線型回転子モーターは、ブラシのメンテナンスが必要であるため、初期費用および維持費は一般的にかご型回転子よりも高い。しかしながら、巻線型モーターは、優れた始動トルクおよび低始動電流を有する。
【００５９】
回転子定義：ＡＣ誘導電動機の回転子のコンポーネント。それは一般的に、鋳造アルミニウムの導体のスロットを有する、積層された円筒型の鉄心から組み立てられる。短絡端リングは、移動する磁場が短絡導体で電流を誘導する場合に回転する「かご型（ｓｑｕｉｒｒｅｌ  ｃａｇｅ）」を完成させる。図２５で、従来のかご型回転子導体がどのように両端で確実な短絡を発生させるかが分かる。この図は、単一巻線回転子を描写する。積層された鉄心はこの図には示されていない。
【００６０】
図２６は、短絡端部キャップを有する従来のかご型回転子を示す。コギング（ｃｏｇｇｉｎｇ）を減少させるのに役立つ導体の斜め配列に注目すべきである。ここでも、回転子の鉄心はこの図には含まれていない。
【００６１】
回転子の鉄心は、多数の薄積層から成り、通常、図２８に示されるようなシリカスチール（ｓｉｌｉｃａ  ｓｔｅｅｌ）から成る。これらの積層は、鉄心を形成するために、所望の長さまで垂直に積み重ねられる。
【００６２】
図２９に示されるのは、組み立てられた従来の回転子および軸である。
【００６３】
積層は、図３０に図解される断面図において示されるように、回転子鉄心を形成するために積み重ねられる。アルミニウム、銅、または真ちゅうは、回転子の周りに一連の導体を形成するために、回転子鉄心のスロットにダイカストで鋳造する。導体を介する電流の流れは、電磁石を形成する。導体バーは、これらの従来のかご型回転子において機械的にかつ電気的に端リングと接続される。回転子鉄心は、回転子アセンブリを形成するために、スチール軸上に取り付けられる。
【００６４】
巻線回転子モーター：もう一つのモーターの種類は、巻線型回転子である。巻線型回転子とかご型回転子の主な違いは、巻線型回転子の導体が、バーの代わりに巻線コイルから成ることである。これらのコイルは、スリップリングおよびブラシを介して外部可変抵抗器に接続される。回転磁場は、回転子巻線において電圧を誘導する。回転子巻線の抵抗が増加すると、回転子巻線において電流の流れが減少し、減速する。抵抗が減少すると、電流の流れが増加し、モーターが加速する。図３１参照のこと。
【００６５】
このように、従来の回転子は１スロットにつき１つの導体を有する。図３２は、実例である２重巻線回転子の断面の機械図を示す。外側のかごと内側のかごは、青色で示される層によって相互に電気的に絶縁される。各外側のスロットは、この特定の例において、少なくとも一つのコンデンサを介して電気的に接続されている。内側の鉄心スロットのコンデンサは、この例において、終板によって相互に接続または短絡されることができる。コンデンサは、内側のスロットと外側のスロットを相互に電気的に接続するために、それらの間で起動されることができる。よって、発明者らは、内側端リングを短絡でき、必要に応じて、この短絡内側端リングから外側端リングへの容量性接続および／またはコンデンサ接続を有することができた。
【００６６】
したがって、機械的かつ電気的接続において、本発明のＬＣ回転子巻線は、既存の回転子とは実質的に異なる。
【００６７】
可調速度駆動において、周波数が増加されると、漏れインダクタンスの影響は、さらに重要になる傾向にある。したがって、最大利用可能なトルクは、周波数増加とともに、迅速に減少する傾向にある。ゆえに、ほぼ一定である出力特性は、限定された回転子の速度範囲のために、保持されることが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００６８】
このように、高度な誘導電動機の方法および設計の必要性が大いにある。よって、改善された周波数応答を有する誘導電動機の回転子に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００６９】
本明細書で使用される際、用語「ａ」または「ａｎ」は、一つ以上を意味する場合がある。本明細書の請求項で使用され、単語「備える」と連結して使用される場合、単語「ａ」または「ａｎ」は一つのみならず、一つまたはそれ以上を意味する場合がある。本明細書で使用される際、「別の」は、少なくとも二つ目またはそれ以上を意味する可能性がある。
【００７０】
本明細書で使用される際、用語の「コンデンサ」は、電場に関連する現象に基づく電気回路素子を意味する。電場の電源は、電荷の分離または電圧である。電圧が時間とともに変動している場合、電場は時間とともに変動している。時間変動の電場は、電場によって生じた空間に変位電流を発生させる。電気容量の回路パラメータは、変位電流を電圧と関連付ける。エネルギーは、電場に蓄積され、こうして、コンデンサに蓄積されることが可能である。コンデンサの瞬間電圧および電流と、コンデンサへの物理的な影響との関係は、コンデンサの改善にとって重要である。
【００７１】
本明細書で使用される際、用語の「蓄電装置」は、電場を蓄電または発生させることが可能であるいかなる装置も意味する。蓄電装置は通常、有極性コンデンサ、無極性コンデンサ、電気化学電池、燃料電池、同期モーター、同期発電機、太陽電池、および同様なものを含む。これらの蓄電装置は、当業者によって、多数の有用な目的のために、周知の方法で、直列、シャント、非直列、およびバイアス非直列で、相互に配置され得る。
【００７２】
本発明は通常、誘導電動機の回転子における蓄電装置の使用に関する。最適な誘導電動機の回転子の電場の必要条件は、回転速度に伴って、および周波数に反比例して増加する。擬似容量およびその他の逆周波数電気容量調整方法は、その必要性をもたらすために用いられ、ゆえに誘導機の回転子性能パラメータを改善する。電気リアクタンスの最適化は、回転誘導機における電力伝送、トルク、効率、安定性、熱力学、振動、熱力学、および軸受寿命の改善のための基礎である。ＬＣ回転子方法および設計は、これらの目的を達成するために本明細書において概説される。
【００７３】
本発明の一側面において、少なくとも一つの回転子巻線を備える改善された誘導機の回転子が存在し、前記誘導機の回転子は、前記少なくとも一つの回転子巻線に接続される少なくとも一つの蓄電装置を備える。一つの実施形態において、前記蓄電装置は、無極性コンデンサである。前記コンデンサは、平板型、巻物型、円筒型、線形などのさまざまな種類がある。特定の実施形態において、前記蓄電装置は、量子蓄電装置、またはナノスケール蓄電装置である。
【００７４】
本発明は、拡張された表面積を有する蓄電装置を利用し得る。
【００７５】
さまざまな実施形態において、本発明は、有極性コンデンサである蓄電装置を利用し得る。前記有極性コンデンサは、電解、アルミニウム、タンタル、ニオブ、ルビジウム、チタン、スーパー、ウルトラ、ハイブリッド、二重層、バルブメタル、量子、またはナノスケールなどのさまざまな種類がある。
【００７６】
さまざまな実施形態において、本発明は、非対称コンデンサ、対称コンデンサ、電気化学電池、または有極性の蓄電装置のバイアス非直列アセンブリである蓄電装置を利用し得る。
【００７７】
本発明で利用される前記蓄電装置は、表面積の変動により可調である、距離分離の変動により可調である、誘電率の変動により可調である、電解質の変動により可調である、温度の変動により可調である、緩和時間の変動により可調である、求心性の変動により可調である、リード線の変動により可調である、照射により可調である、受動的変動により可調である、制御された変動により可調である、可調または可変の擬似容量電蓄装置であり、電源は、前記一つの電蓄装置に動作できるように接続される。
【００７８】
さまざまな実施形態において、本発明の前記誘導機の回転子は、かご型回転子、または巻線型回転子であり得る。
【００７９】
別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、一般的な固定子設計からなる。
【００８０】
一つの実施形態において、前記誘導機の回転子はＬＣ回転子である。別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、ＬＣ回転子に機械的に接続される誘導機の固定子を備える。別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、ＬＣ回転子に電磁的に接続される誘導機の固定子を備える。別の実施形態において、前記誘導機は、前記ＬＣ回転子に軸を介して接続された、機械的負荷または原動機を備える。
【００８１】
一つの実施形態において、前記誘導機の回転子は、ＬＣ回転子巻線に接続される少なくとも一つの軸受を備える。前記軸受は、磁気軸受、ジャーナル軸受、または負荷軸受であり得るが、それだけに限定されない。その他の実施形態において、前記誘導機械の回転子は、磁場を遮断、絶縁、または排除する装置材料を備える。別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、単一のシャントコンデンサを有する、単一巻線である。
【００８２】
別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、複数のシャントコンデンサを有する単一巻線である回転子巻線を備える。別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、単一の直列コンデンサを有する２重巻線である回転子を備える。別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、各巻線が同一のＤｏｔ仕様を有する、２重巻線である回転子巻線を備える。別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、各巻線が正反対のＤｏｔ仕様（またはＣＷ／ＣＣ）を有する、２重巻線である回転子巻線を備える。
【００８３】
別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、ハイブリッドコンデンサ（すなわち直列およびシャント配置）構造を有する、２重巻線である回転子巻線を備える。別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、ハイブリッドコンデンサ（すなわち直列およびシャント配置）構造を有する、複数巻線である回転子を備える。別の実施形態において、前記誘導機の回転子は、所望の周波数応答に合わせてＬＣ回転子を作るために、シャントにおいて少なくとも一対の異種コンデンサを備える。
【００８４】
本発明の多くの目的のうちの一つは、電気コンデンサを電気モーターの回転子と接続することである。本明細書で説明されるさまざまな電気的接続は、電気コンデンサが回転子に接続され得る多数の実用設計のうちの代表的なものである。電蓄装置を接続することの利点のいくつかは、以下に説明される。達成される特定の利点または目的は、コンデンサおよび回転子の特定の配置に適用され、それは全ての場合には当てはまらない可能性がある。実施形態の利点は、以下：
１）回転子の設計における、可変および可調の電気容量のコンデンサの使用、
２）回転子の設計における擬似容量の現象の使用は、本発明の目的であること、
３）回転子の設計におけるコンデンサの散逸現象の使用は、本発明の目的であること、
４）ＡＳＤのヘルツ制御領域当たりの一定電圧の帯域幅を増加させること、
５）稼動状態下で回転子周波数が低い場合、低効率の回転子回路抵抗と組み合わされた、オンライン始動中の高効率の回転子回路抵抗を増加させること、
６）回転子のためにインダクタンスに対する抵抗の比率を増加させること、
７）回転子および誘導機の力率を増加させること、
８）回転子の周波数応答を平坦化すること、
９）回転子においてコギングを減少させること、
１０）回転子および誘導機の過渡応答を改善させること、
１１）回転子および誘導機のエネルギー変換効率を改善させること、
１２）回転子および誘導機のトルク能力を増加させること、
１３）回転子および誘導機において振動を減少させること、
１４）固定子の磁束鎖交の定格値を増加させること、
１５）発電機モードで作動する場合、固定子に対する電源回復効率を改善させること、
１６）固定子周波数の整数倍の連結度を下げること、
１７）全または定格固定子の磁束鎖交が維持されることが可能である、最大ＡＳＤ固定子周波数を増加させること、
１８）最大固定子周波数を越えるまでＡＳＤ定電力特性の帯域幅を増加させること、
１９）調波によって引き起こされる影響、特に第５調波などの逆相配列トルクを発生させる影響を減少させること、
２０）回転子および固定子の巻線において、熱を減少させること、
２１）回転子および固定子において、巻線の温度を下げること、
２２）電源高調波電流および関連する加熱を減少させること、
２３）回転子操作の帯域幅を広げるために、シャント方式コンデンサ技術を混ぜること、
２４）回転子および誘導機によって発生する雑音を軽減すること、
２５）ＡＣネットワークおよび配電網において、漂遊および寄生共振を減少させること、
２６）回転子および誘導機において、磁化電流を減少させること、
２７）回転子および誘導機へ伝送された電力の力率を改善させること、
２８）回転子および誘導機のためにある程度の自励式を提供すること、
２９）配電網の保持およびコンデンサバンクの調整に対する要求を緩和すること、
３０）第６、第１２、および第１８調波周波数で、振動トルクの発生を減少させること、
３１）誘導機上でソース電圧の不均衡の影響を減少させること、
３２）低速でＡＳＤのぎこちない動作を減少させること、
３３）機構を生成する固有のトルクを有する回転子を作成すること、
３４）機構を生成する固有の速度を有する回転子を作成すること、
３５）回転子トルクおよび誘導機トルクを増加させること、
３６）始動トルク、
３７）定常トルク、
３８）過渡トルク、
３９）最大トルク、
４０）ブレークダウントルク、
４１）回転子設計の加速度制御を増加させること、
４２）始動加速、
４３）過渡加速、
４４）最大加速、
４５）非同期機のＶＡＲ入出力能力を交互にすること、
４６）固定子および誘導機の操作速度範囲を増加させること、
４７）空転設計制御を増加させること、
４８）モーター始動によるライトフリッカーの深刻度を緩和し、および継続期間を短縮すること、
４９）モーターターミナルへの電圧調節を改善させること、ならびに
５０）多数の周知のインダクタコンデンサ（ＬＣ）固定子設計技術およびトポロジーを、空隙を通じて回転子に反映させること
を含む。
【００８５】
前述の内容は、以下に続く本発明の詳細な説明がより理解されるように、本発明の特徴および技術的利点の概要をかなり大まかに説明した。本発明の追加の特徴および利点は以下に説明され、本発明の請求項の主題を形成する。開示される概念および特定の実施形態は、本発明の同一の目的を実行するために、その他の構造を修正または設計するための根拠として容易に利用され得ることが正しく理解されるべきである。その同等の解釈は、添付の請求項に記載される本発明から逸脱しないことも理解されるべきである。本発明の特性であると考えられる新規の特徴は、さらなる目的および利点とともに、動作の組織および方法の両方に関して、付随の図面と併用して考えられる場合に、以下の説明によりさらに理解される。しかしながら、図面の各々は、図解および説明の目的としてのみ提供され、本発明の制限の定義を意図するものではないことが明確に理解されるべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８６】
（発明の詳細な説明）
回転子の鉄心および巻線は、誘導性回路素子を形成する。一つ以上のコンデンサは、一般的に力率を増加させ、したがって装置の電力伝送および電力変換特性を増加させるために、回転子に加えられることが可能である。コンデンサおよびインダクタは、さまざまなＬＣ構成で組み合わされることが可能であることは周知である。これらの構成は、回路素子の直列、シャント、およびハイブリッドな組合せを含むことが可能である。
【００８７】
誘導電動機の作動の時に、回転子は通常静止している。この瞬間に固定子および回転子は、最大限まで電磁気的に接続される。かなりの磁化ＶＡＲは、作動の時に誘導電動機により必要とされる。誘導電動機内の回転子が加速するにつれて、回転子における電気周波数は減少する。回転子の電気周波数が変更される場合に、回転子における共振または擬似共振の電子回路を維持するために、さまざまなコンデンサが必要とされる。
【００８８】
単一ＬＣ回転子は図５に示され、「直列のＬＣ回転子設計」とタイトルが付けられている。この種類の回転子は、同期速度で共振するために莫大な電気容量を必要とする。当然のことながら、誘導電動機は、同期スピードを達成させるためにトルクを発生させることができない。同様に、誘導発電機は、同期速度で電気を発生させない。この設計に適合させるように組み立てられた回転子の先端の回転子速度は、電気容量により制限される傾向がある。モーターの標準の動作負荷および設計速度内で、有限であるが可変である電気容量が、擬似共振を達成させるために必要とされる。一回路につき、単一インダクタ（Ｌ）および単一コンデンサから成るので、このＬＬＣ回転子回路のインダクタンスは、一次微分方程式および比較的容易な反復法によりモデル化されることが可能である。対称実現において、物理的なパーツ点数は、当然ながらより大きい。よって、例えば、６４個のスロットを有する誘導機の回転子は、たった一つのコンデンサまたは一対のバイアス非直列有極性コンデンサと、ＤＣモーターにおいて一般的に使用されるように、ブラシのような構造によって物理的に組み合わされることが可能である。対称の使用によって、この回路モデルが数学的に有効であるが、２、４、８、１６、３２、６４、１２８またはそれ以上の２５６のコンデンサが認められる。最大の数は、各回転子バーの各端に非直列のコンデンサアセンブリの使用を想定する。非直列有極性コンデンサのバイアス方法、回路、ヒューリスティックス、技術、および設計は、かなり周知である。集中電源パラメータは、固定子および空隙特性に関するもので、これらの機能と数学的モデルが当業者に周知である。
【００８９】
回転子動作を最適化するための電気容量の必要条件は、空隙の固定子側から見られるものとは全く違う。選択周波数での周知のインダクタンスの回転子を考察する。６０ヘルツが、モーターの動作範囲において、単一周波数を通して基準周波数として選択され、または可調速度駆動が合理的に考察され得る。誘導性リアクタンスは、一般的に、インダクタンス周波数および定数２πの掛け算の結果として次のように計算される。
【００９０】
方程式６：ラジアン誘導性リアクタンス公式は、
ＸＬ＝Ｆ０＊２π＊Ｌ
である。
【００９１】
６０ヘルツの一般的な北米の基本周波数を考察すると、
ＸＬ６０＝６０＊２π＊Ｌ
である。
【００９２】
６０ヘルツに関して、誘導性リアクタンスはインダクタンスのおよそ３７７倍である。この状態は、作動の時の回転子インダクタンスに相当する。
【００９３】
次に、３ヘルツ信号によって電気を供給される同一のインダクタンスに対する誘導性リアクタンスを考察すると、
ＸＬ３＝３＊２π＊Ｌ
である。
【００９４】
３ヘルツに関して、誘導性リアクタンスは、インダクタンスのおよそ１９倍として計算される。この回転子周波数は、いくつかの小さい誘導電動機にかかるかなりの負荷に相当する。
【００９５】
ここで、１ヘルツ信号に関連する誘導性リアクタンスを計算すると、
ＸＬ１＝２π＊Ｌ
である。
【００９６】
１ヘルツに関して、誘導性リアクタンスは、インダクタンスのおよそ６．２５倍として計算される。１ヘルツから３ヘルツと考えられる値の範囲は、３００％の誘導性リアクタンス変動を発生させた。
【００９７】
コンデンサの容量性リアクタンスは、電気容量×周波数×スカラー２πの合計で1を割るものとして
ＸＣ＝１／（Ｆ０＊２π＊Ｃ）
で示される。
【００９８】
今度は、この誘導性リアクタンスを相殺するために必要とされる容量性リアクタンスおよび電気容量を考察する。簡易化された（抵抗は考慮しない）直列共振回路における容量性リアクタンスの大きさは、その回路の誘導性リアクタンスの大きさに等しい。さらに詳しい公式は、容易に文献から入手され、比較的導き出すのに簡単で、
ＸＣ＝ＸＬ（抵抗を考慮しない、直列共振近似）
１／（Ｆ＊２π＊Ｃ）＝Ｆ＊２π＊Ｌ
Ｃ＝１／（Ｆ＊２π＊Ｆ＊２π＊Ｌ）
Ｃ＝１／（Ｌ（２πＦ）２）
すなわち、
Ｃ＝１／（３９．４８＊Ｆ２＊Ｌ）
である。
【００９９】
代表的な３ＰＰ高空転誘導機の回転子は１１７２．６ＲＰＭの５０％負荷速度から、１２５％の負荷での１１２６．３ＲＰＭの速度までの約４６．３ＲＰＭの回転速度変動を有する。したがって、５０％負荷で、回転子は以下
１１７２．６／１２００＝Ｆ／６０
Ｆ＝６０＊（１２００―１１７２．６）／１２００
Ｆ＝（１２００―１１７２．６）／２０
Ｆ＝（２７．４）／２０
Ｆ＝１．３７ヘルツ
Ｃ５０＝１／（３９．４８＊１．３７２＊Ｌ）
Ｃ５０＝１／（３９．４８＊Ｌ＊１．３７２）
Ｃ５０＝１／（３９．４８＊Ｌ＊１．８８）
の電気周波数にさらされる。
【０１００】
そして、１２５％負荷に関して、回転子の電気周波数は、
Ｆ＝（１２００―１１２６．３）／２０
Ｆ＝（７３．７）／２０
Ｆ＝３．６８５ヘルツ
である。
【０１０１】
したがって、１２５％負荷で必要とされる電気容量値は、以下：
Ｃ１２５＝１／（３９．４８＊３．６８５２＊Ｌ）
Ｃ１２５＝１／（３９．４８＊Ｌ＊３．６８５２）
Ｃ１２５＝１／（３９．４８＊Ｌ＊３．６８５２）
Ｃ１２５＝１／（３９．４８＊Ｌ＊１３．５８）
によって示される：
結果として、５０％負荷（１．３７ヘルツ）のために必要とされる電気容量は、１２５％負荷（３．６８５ヘルツ）で必要とされる電気容量のおよそ７．２２倍であることがわかる。したがって、示される選択周波数の範囲にわたって、この大きさの電気容量におけるゲインを示すコンデンサは、その範囲間で回転子を擬似共振の状態に維持する傾向がある。電力伝送の定理が、電力伝送が共振の近くで最大化されることを明確に述べている点において、この大きさの電気容量の変動は、この状態で最適な電力伝送を回転子にもたらす。
【０１０２】
対称の範囲からかなり離れている電気容量の変動は、その周波数で望ましくない調波または低調波共振を発生させる可能性があることが留意されなければならない。望ましい周波数応答を示す物理的に小さいコンデンサが、この用途において必要とされる。回転子内に存在する厳しい機械的および熱力学的環境は、許容可能なコンデンサの実現をさらに導く。
【０１０３】
別のＬＣ回転子設計、指定された分割相のＬＣ回転子、またはＬＬＣ回転子は、図６に示される。回転子のブロック図のベースに共通接続に留意する。この接続は、標準のかご型の端部と対応する。上部の接続において、一方の導体接続は、かご型の接続に対応するが、他方の導体はコンデンサを介して接続される。この一般化された設計の範囲内で考えられる多数のバリエーションが存在する。
【０１０４】
「分割相の回転子の詳細」の図７を参照すると、図は、この方法で回転子の全長にわたって相互接続された一対の絶縁回転子導体を示す。同一のスロットを占めるこれらの導体間の電流の位相シフトは、より大きな回転子電流およびトルクをもたらす。電気容量が、関連するインダクタンスのために適切な大きさである場合、複合共振が達成されることが可能である。直列のインダクタとコンデンサの組み合せは、並列のインダクタのみの導体のために、シャントコンデンサの役割を果たすことが可能である。したがって、この場合において、機構は、回転子において電圧と電流の両方を増幅させるために存在する。この図において、回転子導体は、隣接する形で示される。一つのコンデンサが、二つの代わりに用いられる可能性があり、あるいは、二つ目のコンデンサが回転子の反対側に移される可能性がある。固定子、フィルター、パワーエレクトロニクス、および電子回路において日常的に使用される、導体、コンデンサ、インダクタ、抵抗器、ダイオード、ＭＯＶ、半導体、およびその他の回路素子の、直列、シャント、およびハイブリッドの組み合せの全設計選択および設計目標を詳しく述べるつもりはない。回転子における、擬似容量、可変、制御可能、および拡張された表面積のコンデンサの使用は、さまざまな用途の技術の必要条件を達成するために、多くの特定かつ構成可能な方法によって達成される可能性がある。
【０１０５】
さまざまな形の速度とトルクの関係が、回転子のかご型の形およびその間の空隙の変動によって達成可能であることがよく理解されている。「二重かご型回転子」とタイトルが付けられた２重のかご型回転子は、図８に示される。この種類の回転子のかご型トポロジーは、比較的小さい断面積の外側のかご、およびより大きい断面図を有するさらに深く埋められたかごを特徴とする。外側のかごは、かごのコネクタの上の歯の間の空隙に主に依存する。それは、高抵抗および低インダクタンスを明示し、始動トルクのために有用である。この特性は、コンデンサを含めることによりさらに強められることが可能である。内側のかごは、より高いインダクタンスおよびより低い抵抗を示し、高回転子速度および関連する低周波数での効率にとってさらに有用である。さまざまな度合いの対称および非対称が、所望の周波数応答を達成および漂遊共振減衰をもたらすために、ＬＣ回転子構造において用いられることが可能である。さまざまな種類の回転子の形状が特定の誘導電動機設計および性能目的を達成するために使用される。
【０１０６】
図９は、従来の回転子の集中パラメータを表すブロック図である。ＡＣ電源は、各スロットの位置に示される。スロットの瞬間極性は、参考までに示されている。外側のかごは一般的に、より抵抗性がありモーター始動において優位である。内側のかごは、さらに高誘導性であり、したがって動作速度での重要性を増す。この図においてモデル化される回転子の電気的挙動は、一般的なかご型モーターの回路動作に近い。かご型回転子は終盤で短絡されるが、内側と外側のかごの電気パラメータの違いはいくらかこの図２おいて正確に示される。内側のかごの電流は、作動の時に、外側のかごの電流より大幅に遅れる。同期速度に近い速度で、回転子電流は、スロットの断面積をわたってさらに均一に分配される。
【０１０７】
図１０は、コンデンサが外側のスロットの回路網に含まれているＬＣ回転子を示す。外側のスロットの電流は、コンデンサの存在により、内側のスロットの電流に通じる。適切に調整および構成された場合、より多くの電流リードが、コギングを減少させ、回転子トルクを増加させる働きをすることが可能である。
【０１０８】
さまざまなＬＣ回転子設計のための最適な電気容量値が、上記のように計算され、モーターパラメータ誘導法を使用して導き出され、第一の原理から計算され、有限差分計算を使用するために繰り返し解かれることが可能であり、あるいは、可調速度駆動および多数のその他の申し分のない技術方法によって空隙わたって誘導的に加圧される場合、固定回転子技術の使用によって測定され得る。
【０１０９】
図１４は、簡単なＬＣ回転子の縦方向の断面の一片を示す。この図は、各スロットが外側のかごと深部（内側の）かごから成る一対の回転子スロットを示す。回転子スロットは物理的および電気的におよそ１８００で分割される。外側のかごの導体は、この実現において、内側のかごから電気的に絶縁される。左と右の内側のかごの導体は、各端で導体によって接続されている（すなわち、ともに短絡されている）。回転子の内側のかごの電流は印加電圧より遅れる。外側のかごの導体は、導体によって一つの端およびコンデンサを介してもう一つの端に接続される。外側のスロット導体と直列であるコンデンサは、電圧／電流の関係を変更する。回転子の外側のスロットにおける電流は、印加電圧を遅らせ、位相固定し、または導く可能性があり、特定の回転速度での電気容量値によって決まる。
【０１１０】
回転子速度およびトルクは、機能的に周波数および回転子の電流の大きさに関係する。回転子速度が増えると、回転子の電気周波数が減少する。増加された電気容量は、ＬＣ回路において、より低い周波数で必要とされる。したがって、外側のかごおよび回転子全体の動作は、回転子の回転速度が増加する場合に、電気容量を増加させることによって強化される。したがって、可変コンデンサは、周波数の範囲にわたって、ＬＣ回転子の動作を最適化するために選択される。
【０１１１】
図１５は、簡単なＬＣ回転子の縦方向の断面の一片を示す。図１５は、外側のかごに両端で接続されているコンデンサを含む。内側のかごは、両端で導電体によって接続される。
【０１１２】
図１６は、簡単なＬＣ回転子の縦方向の断面の一片を示す。この図において示される可変コンデンサは、バイアス非直列有極性コンデンサである。バイアス回路は、この図から省略される。内側のかごの端は、両端で導電体によって接続される。
【０１１３】
図１７は、簡単なＬＣ回転子の縦方向の断面の一片を示す。外側のかごのスロット導体は容量結合されている。内側のかごの端は、導電体によって両端で接続される。外側と内側の導体は、コンデンサによって上部と下部で接続されて相互接続される。コンデンサは、外側と内側のスロット導体間で電流路をもたらす。ＤＣバイアスオフセット電圧は、このＬＣ回転子実現において、内側と外側の導体の間に示される。
【０１１４】
図１８は、別の簡単なＬＣ回転子の縦方向の断面の一片を示す。この実現において、外側の回転子のかごのスロット導体は、可変コンデンサと直列に接続されている。内側のかごの端は、導電体によって両端で接続される。より深部のかごは、非直列の対のコンデンサのセンターノードに接続され、内側と外側のかごの導体の間に容量性の電流路をもたらす。内側と外側のかごの導体は、この実現において、異なるＤＣ電圧にある。
【０１１５】
図１９は、さらに別の簡単なＬＣ回転子の縦方向の断面の一片を示す。この実現において、外側の回転子のかごのスロット導体は、可変コンデンサと直列で接続されている。内側のかごの端は、導電体によって両端で接続されている。容量性の電流路は、この回転子設計において、内側と外側のスロット導体の間にもたらされる。この図において、内側と外側のかごの導体は、同一のＤＣ電位で維持されることが可能である。また、異なる有効な電気容量値は、外側の直列接続および内側と外側のかごの導体の間で容量結合している回路網において、使用されることが可能である。
【０１１６】
図２０のブロック図は、ＬＣ回転子実装を示す。回転子のＡＣ誘導電源が簡略化のために省略されている、作動の時、誘導電動機において、固定されたコンデンサのみが接続される。回転子の機械的な回転速度が加速し、回転子の電気周波数が減少する場合、追加のコンデンサがスイッチを閉めることによって加えられる。また、回転子の電気周波数が減少するにつれて、深いかごの回転子トルクの寄与が増加する。スイッチング実現は、機械的、電気機械的、または固体であり得る。スイッチ制御の機構は、実際は、機械的、アナログ、またはデジタルであり得る。電気共振、準共振（ｑｕａｓｉｒｅｓｏｎａｎｃｅ）、および／または擬似共振（ｐｓｅｕｄｏ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）の状態は、回路の電気容量の適切な調整によって、選択周波数または選択周波数の範囲にわたって、維持され得る。スイッチの数、スイッチング回路のトポロジー、および選択可能なコンデンサ値は、当然のことながら、好ましい結果を示すために増加させられる。この機構は、擬似容量およびその他の可変電気容量現象を示すものなどの、周波数依存のコンデンサ素子の使用によって、全体または部分的に、同様に実現され得る。これらの可変および／または可調のコンデンサの回転子の機構は、可変周波数駆動および同様の一般化された誘導電動機の回転子に拡大適用され得る。
【０１１７】
本発明およびその利点が詳細に説明されたが、さまざまな変更、代用、および交代が、添付の請求項によって定義される本発明から逸脱することなく、本明細書においてなされることが可能である。さらに、本発明の用途の範囲は、本明細書に説明されるプロセス、機械、製品、組成物、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されることを意図していない。本明細書に説明される対応するように、実質的に同一の機能を実行し、実施形態と同一の結果を達成する、既存または後に開発されるプロセス、機械、製品、組成物、手段、方法またはステップの特定の実施形態が、利用され得ることを、開示されることによって容易に正しく理解される。したがって、添付の請求項は、プロセス、機械、製品、組成物、手段、方法またはステップの特定の実施形態が、その範囲内に収まることを意図していない。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
本発明をさらに完全に理解するために、付随の図面と併用して以下の説明について述べる。
【図１】図１は、擬似容量を示すグラフである。
【図２】図２は、かご型回転子の図である。
【図３】図３は、不変分割コンデンサのＬＣ固定子設計の略図である。
【図４】図４は、ＷａｎｌａｓｓのＬＣ固定子設計の略図である。
【図５】図５は、直列のＬＣ回転子設計の略図である。
【図６】図６は、分相のＬＣ回転子設計の略図である。
【図７】図７は、分相のＬＣ回転子細部の略図である。
【図８】図８は、二重かご型回転子の略図である。
【図９】図９は、集中パラメータの従来の回転子図の略図である。
【図１０】図１０は、集中パラメータのＬＣ回転子ブロック図の略図である。
【図１１】図１１は、ＡＣ誘導３相Ｈｏｂａｒｔの固定子設計の略図である。
【図１２】図１２は、Ｗａｎｌａｓｓの固定子の従来技術設計の略図である。
【図１３】図１３は、Ｒｏｂｅｒｔの固定子の従来技術設計の略図である。
【図１４】図１４は、ＬＣ回転子設計の断面図である。
【図１５】図１５は、ＬＣ回転子設計の断面図である。
【図１６】図１６は、ＬＣ回転子設計の断面図である。
【図１７】図１７は、ＬＣ回転子設計の断面図である。
【図１８】図１８は、ＬＣ回転子設計の断面図である。
【図１９】図１９は、ＬＣ回転子設計の断面図である。
【図２０】図２０は、さまざまなコンデンサ回転子の略図である。
【図２１】図２１は、一般的なモーター設計の図である。
【図２２】図２２は、かご型誘導電動機の図である。
【図２３】図２３は、巻線型回転子の図である。
【図２４】図２４は、外部抵抗器で速度変動を使用している略図である。
【図２５】図２５は、誘導ＡＣモーターのために、鋳造アルミニウム導体のスロットを有する、一般的に組み立てられた積層、円筒型の鉄心の図である。
【図２６】図２６は、短絡端部キャップを有する、従来のかご型回転子の図である。
【図２７】図２７は、かご型および巻線型回転子設計の図である。
【図２８】図２８は、通常はシリカスチールの多数の薄積層を有する、回転子鉄心の図である。
【図２９】図２９は、組み立てられた従来の回転子および軸の図である。
【図３０】図３０は、断面図で示されるように、鉄心を形成するために積み重ねられた積層の図である。
【図３１】図３１は、巻線型回転子の図である。
【図３２】図３２は、実例である２重巻線回転子の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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