JP2000278992A

JP2000278992A - 結線パターン切換装置

Info

Publication number: JP2000278992A
Application number: JP11084321A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Kawasaki; 勝義川崎; Shingo Takekoshi; 信吾竹越
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP3837954B2

Abstract

(57)【要約】【課題】モータの特性を変更可能とすることにより、
モータの汎用性を向上するのに好適な結線パターン切換
装置を提供する。【解決手段】切換器３０を備え、切換器３０は、電機
子巻線１２ａのリアクタンスが可変となるように、６つ
の極間Ａ₁〜Ａ₆におけるコイルＬ_A1〜Ｌ_A6の結線パター
ンを切り換え可能とし、電機子巻線１２ｂのリアクタン
スが可変となるように、６つの極間Ｂ₁〜Ｂ₆におけるコ
イルＬ_B1〜Ｌ_B6の結線パターンを切り換え可能とし、電
機子巻線１２ｃのリアクタンスが可変となるように、６
つの極間Ｃ ₁〜Ｃ₆におけるコイルＬ_C1〜Ｌ_C6の結線パタ
ーンを切り換え可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、モータの電機子
巻線の結線パターンを切り換える装置に係り、特に、モ
ータの特性を変更可能とすることにより、モータの汎用
性を向上するのに好適な結線パターン切換装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータは、設計段階において一意
に決定されたパターンで電機子巻線が結線されており、
電機子巻線の結線パターンが固定的な構造であった。す
なわち、３相６極のモータにおいて、例えば、各相の極
に巻き付けたコイルが直列に結線されている場合、モー
タが完成した後に、各相に極に巻き付けたコイルを並列
に結線し直すことはできなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしたモ
ータの特性は、モータに印可する電機子電圧により流れ
る電機子電流、ステータとロータとの間で発生する磁束
等により決定される。このうちステータとロータとの間
の磁束を決定する要素としては、ステータとロータとの
ギャップ間隔、ロータに形成される磁石の形状等が挙げ
られ、電機子電流は、ステータの電機子巻線のリアクタ
ンスに大きく依存する。例えば、モータの特性の一つで
あるトルク−回転数特性は、電機子巻線のリアクタンス
が大きくなるにつれ、最大回転数は減少するが最大トル
ク出力は増加する。

【０００４】しかしながら、従来のモータは、ステータ
とロータのギャップ間隔、ロータに形成される磁石の形
状が固定的な構造であり、さらには電機子巻線の結線パ
ターンも固定的な構造であるため、モータが完成した後
にその特性を変更することは大変困難であった。このた
め、モータの特性を変更するには、仕様の異なる他のモ
ータと取り換える必要があり、汎用性に乏しいものがあ
った。

【０００５】そこで、本発明は、このような従来の問題
を解決することを課題としており、モータの特性を変更
可能とすることにより、モータの汎用性を向上するのに
好適な結線パターン切換装置を提供することを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る請求項１記載の結線パターン切換装置
は、複数の極に巻き付けたコイルにより電機子巻線を形
成したステータと、前記ステータの内側に回転自在に設
けられたロータと、を備えたモータに適用する装置であ
って、前記電機子巻線のリアクタンスが可変となるよう
に、前記複数の極間におけるコイルの結線パターンを切
り換え可能とした。

【０００７】このような構成であれば、電機子巻線のリ
アクタンスが増加するように、複数の極間におけるコイ
ルの結線パターンを切り換えると、切換前後でモータに
同じ電機子電圧を印可した場合、最大回転数は減少する
が最大トルク出力は増加する特性が得られる。逆に、電
機子巻線のリアクタンスが減少するように、複数の極間
におけるコイルの結線パターンを切り換えると、切換前
後でモータに同じ電機子電圧を印可した場合、最大トル
ク出力は減少するが最大回転数は増加する特性が得られ
る。

【０００８】ここで、コイルの結線パターンとしては、
例えば、複数の極に巻き付けられた各コイルを、直列若
しくは並列に、またはそれらの組み合わせで結線するも
のが挙げられる。例えば、３つの極を有してこれらにコ
イルが巻き付けられている場合、各コイルをＡ，Ｂ，Ｃ
とすると、結線パターンとしては、Ａ，Ｂ，Ｃを直列に
結線したもの、Ａ，Ｂ，Ｃを並列に結線したもの、Ａ，
Ｂ，Ｃのいずれか２つを並列に結線してこれを他の１つ
と直列に結線したものがある。

【０００９】また、本発明に係る請求項２記載の結線パ
ターン切換装置は、位相の異なる交流電圧を供給するた
めの複数の相のそれぞれに対応して複数の極を形成しか
つ各相の極に巻き付けたコイルにより電機子巻線を形成
したステータと、前記ステータの内側に回転自在に設け
られたロータと、を備えたモータに適用する装置であっ
て、各相においてその極間におけるコイルの結線パター
ンを切り換えるためのスイッチと、前記電機子巻線のリ
アクタンスが可変となるように前記スイッチを切り換え
る切換手段と、を備えている。

【００１０】このような構成であれば、電機子巻線のリ
アクタンスが増加するように、各相においてその極間に
おけるコイルの結線パターンを切り換えると、切換前後
でモータに同じ電機子電圧を印可した場合、最大回転数
は減少するが最大トルク出力は増加する特性が得られ
る。逆に、電機子巻線のリアクタンスが減少するよう
に、各相においてその極間におけるコイルの結線パター
ンを切り換えると、切換前後でモータに同じ電機子電圧
を印可した場合、最大トルク出力は減少するが最大回転
数は増加する特性が得られる。

【００１１】ここで、コイルの結線パターンとしては、
例えば、各相においてその複数の極に巻き付けられた各
コイルを、直列若しくは並列に、またはそれらの組み合
わせで結線するものが挙げられる。例えば、各相が３つ
の極を有してこれらにコイルが巻き付けられている場
合、各コイルをＡ，Ｂ，Ｃとすると、結線パターンとし
ては、Ａ，Ｂ，Ｃを直列に結線したもの、Ａ，Ｂ，Ｃを
並列に結線したもの、Ａ，Ｂ，Ｃのいずれか２つを並列
に結線してこれを他の１つと直列に結線したものがあ
る。

【００１２】また、切換手段は、各相ごとにそれぞれ異
なる結線パターンに切り換えるようにしてもよいが、各
相ごとに同じ結線パターンに切り換えるようにすれば、
各相のリアクタンスを同一に保持することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１ないし図６は、本発明に
係る結線パターン切換装置の実施の形態を示す図であ
る。この実施の形態は、本発明に係る結線パターン切換
装置を、図１に示すように、ドライバ２０によりモータ
１０を駆動させるシステムにおいてモータ１０の電機子
巻線の結線パターンを切り換える場合について適用した
ものである。

【００１４】まず、本発明に係る結線パターン切換装置
を適用するシステムの構成を図１を参照しながら説明す
る。図１は、本発明に係る結線パターン切換装置を適用
するシステムの構成を示すブロック図である。このシス
テムは、図１に示すように、３相交流モータであるモー
タ１０と、モータ１０を駆動させるドライバ２０と、モ
ータ１０の電機子巻線１２ａ〜１２ｃの結線パターンを
切り換える切換器３０と、で構成されており、モータ１
０の電機子巻線１２ａ〜１２ｃは、スター結線されてい
る。

【００１５】ドライバ２０は、例えば、外部から与えら
れた速度指令値に基づいて、モータ１０の回転速度が速
度指令値となるようにモータ１０に負荷する負荷電流を
制御するものであって、モータ１０の回転速度を検出す
る図示しない速度検出器からの検出値を入力し、その検
出値と速度指令値との差分がなくなるようにモータ１０
への負荷電流値をフィードバック制御するようになって
いる。

【００１６】次に、モータ１０の構成を図２を参照しな
がら説明する。図２は、モータ１０の断面図である。モ
ータ１０は、図２に示すように、円筒状のステータ１４
と、ステータ１４の内側にエアギャップを介して回転自
在に設けられたロータ１５と、で構成されている。

【００１７】ロータ１５は、鉄心コア１５ａと、鉄心コ
ア１５ａの外周面に取り付けられた複数の永久磁石Ｍ_N1
〜Ｍ_S6と、鉄心コア１５ａの中心部に圧入されたシャフ
ト１５ｂと、で構成されている。鉄心コア１５ａの外周
面には、同一構成の１２個の永久磁石Ｍ_N1〜Ｍ_S6が等間
隔で取り付けられ、このうち一つおきに配置された永久
磁石Ｍ_N1〜Ｍ_N6は、ロータ１５の径方向外側にＮ極を向
けて取り付けられ、それの間に配置された他の永久磁石
Ｍ_S1〜Ｍ_S6は、ロータ１５の径方向外側にＳ極を向けて
取り付けられている。

【００１８】ステータ１４の内周面には、Ａ相、Ｂ相お
よびＣ相の３相に対応して凸状の極がそれぞれ等間隔で
交互に形成されている。Ａ相は、２つおきに等間隔で形
成された６つの極Ａ₁〜Ａ₈からなっており、同様に、Ｂ
相は、Ａ相の極の時計方向右隣でかつ２つおきに等間隔
で形成された６つの極Ｂ₁〜Ｂ₆からなり、Ｃ相は、Ｂ相
の極の時計方向右隣でかつ２つおきに等間隔で形成され
た６つの極Ｃ₁〜Ｃ₆からなっている。結果として、ステ
ータ１４の内周面には、各極が、Ａ₁−Ｂ₁−Ｃ ₁−〜−
Ａ₆−Ｂ₆−Ｃ₆の順序で配列されている。

【００１９】各極Ａ₁〜Ｃ₆には、それぞれ電機子のコイ
ルＬ_A1〜Ｌ_C6が巻き付けられている。コイルＬ_A1〜Ｌ_A6
は、電機子巻線のうちＡ相の電機子巻線１２ａを構成
し、コイルＬ_B1〜Ｌ_B6は、電機子巻線のうちＢ相の電機
子巻線１２ｂを構成し、コイルＬ_C1〜Ｌ_C6は、電機子巻
線のうちＣ相の電機子巻線１２ｃを構成している。次
に、各コイルＬ_A1〜Ｌ_C6の結線構成を図３を参照しなが
ら説明する。なお、各電機子巻線１２ａ〜１２ｃは、い
ずれも同一に構成されているので、以下では電機子巻線
１２ａの結線構成のみを説明し、電機子巻線１２ｂ，１
２ｃのそれについては説明を省略する。図３は、電機子
巻線１２ａの結線構成を示す結線図である。

【００２０】電機子巻線１２ａは、図３に示すように、
コイルＬ_A1〜Ｌ_A6と、１６個のスイッチＳ₁〜Ｓ₄₃と、
を結線して構成されている。各スイッチＳ₁〜Ｓ₄₃は、
例えばリレースイッチからなり、切換器３０からの切換
信号に応じてオンおよびオフのいずれか一方の状態を取
りうるようになっている。なお、これらスイッチＳ₁〜
Ｓ₄₃は、リレースイッチに限らず、例えば電力用の半導
体スイッチにより構成することもできる。

【００２１】結線構成を説明すると、まず、図３におい
て、５つのスイッチＳ₁〜Ｓ₅が直列に接続され、これと
は別に６つのスイッチＳ₁₁〜Ｓ₁₅が直列に接続されてい
る。そして、スイッチＳ₅の一端（Ｐ₆点）が図示しない
３相交流電源（Ｕ点）に接続され、スイッチＳ₁₁の一端
（Ｐ₁₁点）が他の電機子巻線１２ｂ，１２ｃとの結線点
（Ｏ点）に接続されている。

【００２２】スイッチＳ₁のスイッチＳ₂とは反対側の端
子（Ｐ₁点）とＰ₁₁点とを結んでコイルＬ_A1が接続さ
れ、スイッチＳ₁，Ｓ₂の中点（Ｐ₂点）とスイッチ
Ｓ₁₁，Ｓ₁₂の中点（Ｐ₁₂点）とを結んでコイルＬ_A2が接
続され、スイッチＳ₂，Ｓ₃の中点（Ｐ₃点）とスイッチ
Ｓ₁₂，Ｓ₁₃の中点（Ｐ₁₃点）とを結んでコイルＬ_A3が接
続されている。

【００２３】また、スイッチＳ₃，Ｓ₄の中点（Ｐ₄点）
とスイッチＳ₁₃，Ｓ₁₄の中点（Ｐ₁₄点）とを結んでコイ
ルＬ_A4が接続され、スイッチＳ₄，Ｓ₅の中点（Ｐ₅点）
とスイッチＳ₁₄，Ｓ₁₅の中点（Ｐ₁₅点）とを結んでコイ
ルＬ_A5が接続され、スイッチＳ₁₅のスイッチＳ₁₄とは反
対側の端子（Ｐ₁₆点）とＰ₆点とを結んでコイルＬ_A6が
接続されている。

【００２４】一方、Ｐ₁点とＰ₁₂点とを結んでスイッチ
Ｓ₂₁が接続され、Ｐ₂点とＰ₁₃点とを結んでスイッチＳ
₂₂が接続され、Ｐ₃点とＰ₁₄点とを結んでスイッチＳ₂₃
が接続されている。さらに、Ｐ₄点とＰ₁₅点とを結んで
スイッチＳ₂₄が接続され、Ｐ₅点とＰ₁₆点とを結んでス
イッチＳ₂₅が接続されている。また、Ｐ₂点とＵ点とを
結んでスイッチＳ₃₁が接続され、Ｐ₃点とＵ点とを結ん
でスイッチＳ₃₂が接続され、Ｐ₄点とＵ点とを結んでス
イッチＳ₃₃が接続されている。さらに、Ｐ₁₃点とＯ点と
を結んでスイッチＳ₄₁が接続され、Ｐ₁₄点とＯ点とを結
んでスイッチＳ₄₂が接続され、Ｐ₁₅点とＯ点とを結んで
スイッチＳ₄₅が接続されている。

【００２５】次に、切換器３０の構成を図４を参照しな
がら説明する。図４は、切換器３０の結線切換パターン
を示す図である。切換器３０は、図４に示すように、４
つの切換パターンを有しており、指定された切換パター
ンに基づいて各スイッチＳ₁〜Ｓ₄₃に切換信号を出力す
ることにより、電機子巻線１２ａのリアクタンスが可変
となるように、各スイッチＳ₁〜Ｓ₄₃のオン／オフを切
り換えるようになっている。

【００２６】第１の切換パターンは、電機子巻線１２ａ
のリアクタンスが最も大きくなるように、コイルＬ_A1〜
Ｌ_A6を直列に結線するパターンであって、切換器３０
は、第１のパターンが指定されると、スイッチＳ₁〜
Ｓ₅、スイッチＳ₁₁〜Ｓ₁₅、スイッチＳ₃₁〜Ｓ₃₃、およ
びスイッチＳ₄₁〜Ｓ₄₃をオフ状態とし、スイッチＳ₂₁〜
Ｓ₂₅をオン状態とするように、各スイッチＳ₁〜Ｓ₄₃に
切換信号を出力するようになっている。

【００２７】第２の切換パターンは、電機子巻線１２ａ
のリアクタンスが２番目に大きくなるように、コイルＬ
_A1〜Ｌ_A3を直列に、コイルＬ_A4〜Ｌ_A6を直列にそれぞれ
結線して、さらにこれらを並列に結線するパターンであ
って、切換器３０は、第２のパターンが指定されると、
スイッチＳ₁〜Ｓ₅、スイッチＳ₁₁〜Ｓ₁₅、スイッチ
Ｓ ₂₃、スイッチＳ₃₁，Ｓ₃₃、およびスイッチＳ₄₁，Ｓ₄₃
をオフ状態とし、スイッチＳ₂₁，Ｓ₂₂，Ｓ₂₄，Ｓ₂₅、ス
イッチＳ₃₂、およびスイッチＳ₄₂をオン状態とするよう
に、各スイッチＳ₁〜Ｓ₄₃に切換信号を出力するように
なっている。

【００２８】第３の切換パターンは、電機子巻線１２ａ
のリアクタンスが３番目に大きくなるように、コイルＬ
_A1，Ｌ_A2を直列に、コイルＬ_A3，Ｌ_A4を直列に、コイル
Ｌ_A5，Ｌ_A6を直列にそれぞれ結線して、さらにこれらを
並列に結線するパターンであって、切換器３０は、第３
のパターンが指定されると、スイッチＳ₁〜Ｓ₅、スイッ
チＳ₁₁〜Ｓ₁₅、スイッチＳ₂₂，Ｓ₂₄、スイッチＳ₃₂、お
よびスイッチＳ₄₂をオフ状態とし、スイッチＳ₂₁，
Ｓ₂₃，Ｓ₂₅、スイッチＳ₃₁，Ｓ₃₃、およびスイッチ
Ｓ₄₁，Ｓ₄₃をオン状態とするように、各スイッチＳ₁〜
Ｓ₄₃に切換信号を出力するようになっている。

【００２９】第４の切換パターンは、電機子巻線１２ａ
のリアクタンスが最も小さくなるように、コイルＬ_A1〜
Ｌ_A6を並列に結線するパターンであって、切換器３０
は、第４のパターンが指定されると、スイッチＳ₂₁〜Ｓ
₂₅、スイッチＳ₃₁〜Ｓ₃₃、およびスイッチＳ₄₁〜Ｓ₄₃を
オフ状態とし、スイッチＳ₁〜Ｓ₅、およびスイッチＳ₁₁
〜Ｓ₁₅をオン状態とするように、各スイッチＳ₁〜Ｓ₄₃
に切換信号を出力するようになっている。

【００３０】なお、電機子巻線１２ｂ，１２ｃについて
は説明を省略したが、切換器３０は、電機子巻線１２ａ
の結線パターンを切り換えるとともに、電機子巻線１２
ｂ，１２ｃの結線パターンを、電機子巻線１２ａと同じ
結線パターンに切り換えるようになっている。次に、上
記実施の形態の動作を図５および図６を参照しながら説
明する。図５は、電機子巻線１２ａの結線状態を示す図
であり、図６は、モータ１０のトルク−回転数特性を示
すグラフである。

【００３１】まず、切換器３０に対して第１の切換パタ
ーンを指定すると、電機子巻線１２ａおいては、切換器
３０により各スイッチＳ₁〜Ｓ₄₃に切換信号が出力され
ることにより、スイッチＳ₁〜Ｓ₅、スイッチＳ₁₁〜
Ｓ₁₅、スイッチＳ₃₁〜Ｓ₃₃、およびスイッチＳ₄₁〜Ｓ₄₃
がオフ状態にされるとともに、スイッチＳ₂₁〜Ｓ₂₅がオ
ン状態にされるので、図５（ａ）に示すように、コイル
Ｌ_A1〜Ｌ_A6が直列に結線される。このため、電機子巻線
１２ａのリアクタンスは、各コイルＬ_A1〜Ｌ_A6のリアク
タンスをＬとすると、“６Ｌ”となり、４つの切換パタ
ーンのうち最大値となる。

【００３２】一方、同様にして、電機子巻線１２ｂにお
いては、コイルＬ_B1〜Ｌ_B6が直列に結線され、電機子巻
線１２ｃにおいては、コイルＬ_C1〜Ｌ_C6が直列に結線さ
れる。この状態で、所定電機子電圧をモータ１０に印可
すると、ロータ１５が回転して、図６の実線で示すよう
に、最大回転数は、４つの切換パターンのうち最小のＮ
₁となるが、最大トルク出力は、４つの切換パターンの
うち最大のＴ₁となるトルク−回転数特性が得られる。

【００３３】通常、モータ１０のトルク出力は、ロータ
１５とステータ１４との間で発生する磁束と、電機子巻
線１２ａ〜１２ｃに流れる電流とより決定される。電機
子巻線１２ａ〜１２ｃに流れる電流は、低回転時には、
逆起電力が小さいのでほぼオームの法則に従って、印可
する電機子電圧をコイルＬ_A1〜Ｌ_C6の巻線抵抗で除した
値となるが、回転数が上昇すると、ロータ１５の磁束に
より反作用誘起電圧である逆起電力が電機子電圧を打ち
消す向きに発生するため、電機子巻線１２ａ〜１２ｃに
流れる電流が減少する。これにより、モータ１０の回転
数は、逆起電力が電機子電圧を超えない範囲での値を取
りうる。

【００３４】したがって、電機子巻線１２ａ〜１２ｃの
リアクタンスが大きくなると、回転数の増加に対する逆
起電力の増加量が大きくなるので、最大回転数は小さく
なるが、これに対して、ロータ１５とステータ１４との
間で発生する磁束が大きくなるので、最大トルク出力は
大きくなる。このことは、第１の切換パターンで切り換
えたときのモータ１０のトルク−回転数特性を意味す
る。

【００３５】次に、切換器３０に対して第２の切換パタ
ーンを指定すると、電機子巻線１２ａおいては、切換器
３０により各スイッチＳ₁〜Ｓ₄₃に切換信号が出力され
ることにより、スイッチＳ₁〜Ｓ₅、スイッチＳ₁₁〜
Ｓ₁₅、スイッチＳ₂₃、スイッチＳ ₃₁，Ｓ₃₃、およびスイ
ッチＳ₄₁，Ｓ₄₃がオフ状態にされるとともに、スイッチ
Ｓ ₂₁，Ｓ₂₂，Ｓ₂₄，Ｓ₂₅、スイッチＳ₃₂、およびスイッ
チＳ₄₂がオン状態にされるので、図５（ｂ）に示すよう
に、コイルＬ_A1〜Ｌ_A3が直列に、コイルＬ_A4〜Ｌ_A6が直
列にそれぞれ結線され、さらにこれらが並列に結線され
る。このため、電機子巻線１２ａのリアクタンスは、各
コイルＬ_A1〜Ｌ_A6のリアクタンスをＬとすると、“１．
５Ｌ”となり、４つの切換パターンのうち２番目に大き
な値となる。

【００３６】一方、同様にして、電機子巻線１２ｂにお
いては、コイルＬ_B1〜Ｌ_B3が直列に、コイルＬ_B4〜Ｌ_B6
が直列にそれぞれ結線され、さらにこれらが並列に結線
され、電機子巻線１２ｃにおいては、コイルＬ_C1〜Ｌ_C3
が直列に、コイルＬ_C4〜Ｌ_C6が直列にそれぞれ結線さ
れ、さらにこれらが並列に結線される。この状態で、上
記と同一の所定電機子電圧をモータ１０に印可すると、
ロータ１５が回転して、図６の点線で示すように、最大
回転数は、４つの切換パターンのうち２番目に小さいＮ
₂となり、最大トルク出力は、４つの切換パターンのう
ち２番目に大きいＴ₂となるトルク−回転数特性が得ら
れる。

【００３７】次に、切換器３０に対して第３の切換パタ
ーンを指定すると、電機子巻線１２ａおいては、切換器
３０により各スイッチＳ₁〜Ｓ₄₃に切換信号が出力され
ることにより、スイッチＳ₁〜Ｓ₅、スイッチＳ₁₁〜
Ｓ₁₅、スイッチＳ₂₂，Ｓ₂₄、スイッチＳ₃₂、およびスイ
ッチＳ₄₂がオフ状態にされるとともに、スイッチＳ₂₁，
Ｓ ₂₃，Ｓ₂₅、スイッチＳ₃₁，Ｓ₃₃、およびスイッチ
Ｓ₄₁，Ｓ₄₃がオン状態にされるので、図５（ｃ）に示す
ように、コイルＬ_A1，Ｌ_A2が直列に、コイルＬ_A3，Ｌ_A4
が直列に、コイルＬ_A5，Ｌ_A6が直列にそれぞれ結線さ
れ、さらにこれらが並列に結線される。このため、電機
子巻線１２ａのリアクタンスは、各コイルＬ_A1〜Ｌ _A6の
リアクタンスをＬとすると、“０．６６７Ｌ”となり、
４つの切換パターンのうち３番目に大きな値となる。

【００３８】一方、同様にして、電機子巻線１２ｂにお
いては、コイルＬ_B1，Ｌ_B2が直列に、コイルＬ_B3，Ｌ_B4
が直列に、コイルＬ_B5，Ｌ_B6が直列にそれぞれ結線さ
れ、さらにこれらが並列に結線され、電機子巻線１２ｃ
においては、コイルＬ_C1，Ｌ_C2が直列に、コイルＬ_C3，
Ｌ_C4が直列に、コイルＬ_C5，Ｌ_C6が直列にそれぞれ結線
され、さらにこれらが並列に結線される。

【００３９】この状態で、上記と同一の所定電機子電圧
をモータ１０に印可すると、ロータ１５が回転して、図
６の一点鎖線で示すように、最大回転数は、４つの切換
パターンのうち２番目に大きいＮ₃となり、最大トルク
出力は、４つの切換パターンのうち２番目に小さいＴ₃
となるトルク−回転数特性が得られる。次に、切換器３
０に対して第４の切換パターンを指定すると、電機子巻
線１２ａおいては、切換器３０により各スイッチＳ₁〜
Ｓ₄₃に切換信号が出力されることにより、スイッチＳ₂₁
〜Ｓ₂₅、スイッチＳ₃₁〜Ｓ₃₃、およびスイッチＳ₄₁〜Ｓ
₄₃がオフ状態にされるとともに、スイッチＳ₁〜Ｓ₅、お
よびスイッチＳ₁₁〜Ｓ₁₅がオン状態にされるので、図５
（ｄ）に示すように、コイルＬ_A1〜Ｌ_A6が並列に結線さ
れる。このため、電機子巻線１２ａのリアクタンスは、
各コイルＬ_A1〜Ｌ _A6のリアクタンスをＬとすると、
“０．１６７Ｌ”となり、４つの切換パターンのうち最
小値となる。

【００４０】一方、同様にして、電機子巻線１２ｂにお
いては、コイルＬ_B1〜Ｌ_B6が並列に結線され、電機子巻
線１２ｃにおいては、コイルＬ_C1〜Ｌ_C6が並列に結線さ
れる。この状態で、上記と同一の所定電機子電圧をモー
タ１０に印可すると、ロータ１５が回転して、図６の二
点鎖線で示すように、最大回転数は、４つの切換パター
ンのうち最大のＮ₄となり、最大トルク出力は、４つの
切換パターンのうち最小のＴ₄となるトルク−回転数特
性が得られる。

【００４１】以上のように切り換える必要性は、ドライ
バの電流の制限にある。例えば、無限の電流を流せるド
ライバならば、図５の（ｄ）の結線パターンで大電流を
流せばよいが、現実には有限の値しか流せないので、本
発明の切換方式は有効である。このようにして、本実施
の形態では、切換器３０を備え、切換器３０は、電機子
巻線１２ａのリアクタンスが可変となるように、６つの
極間Ａ₁〜Ａ₆におけるコイルＬ_A1〜Ｌ_A6の結線パターン
を切り換え可能とし、電機子巻線１２ｂのリアクタンス
が可変となるように、６つの極間Ｂ₁〜Ｂ₆におけるコイ
ルＬ_B1〜Ｌ_B6の結線パターンを切り換え可能とし、電機
子巻線１２ｃのリアクタンスが可変となるように、６つ
の極間Ｃ₁〜Ｃ₆におけるコイルＬ_C1〜Ｌ_C6の結線パター
ンを切り換え可能とした。

【００４２】このため、モータ１０が完成した後であっ
ても、切換器３０で結線パターンを切り換えることによ
りその特性を変更することができる。したがって、同一
のモータ１０を、用途が異なる場合や同じ用途でも使い
方が異なる場合などに用いることができ、従来に比し
て、モータ１０の汎用性を向上することができる。ま
た、本実施の形態は、コイルＬ_A1〜Ｌ_A6の結線パターン
を切り換えるものであって、磁石Ｍ_N1〜Ｍ_S6や鉄心コア
１５ａなど、モータ１０の出力に影響を与える要素を変
更するものではないので、切換によってモータ１０の出
力が大きくなったり小さくなったりすることはなく、あ
くまでも、モータ１０の特性が変更されるのみである。

【００４３】なお、上記実施の形態においては、本発明
に係る結線パターン切換装置を、３相交流モータに適用
したが、これに限らず、単相あるいは４相以上のモータ
に適用することもできる。また、上記実施の形態におい
ては、本発明に係る結線パターン切換装置を、１相につ
き６極を有するモータに適用したが、これに限らず、１
相につき６極未満あるいは７極以上の極を有するモータ
に適用することもできる。

【００４４】また、上記実施の形態においては、４つの
切換パターンを設けて構成したが、これに限らず、例え
ば、スイッチＳ₂〜Ｓ₅、スイッチＳ₁₂〜Ｓ₁₅、スイッチ
Ｓ₂₁〜Ｓ₂₄をオフ状態とし、スイッチＳ₁、スイッチＳ
₁₁、スイッチＳ₂₅、スイッチＳ₃₁〜Ｓ₃₃、およびスイッ
チＳ₄₁〜Ｓ₄₃をオン状態とすることにより、コイル
Ｌ _A1，Ｌ_A2を直列に結線し、さらにこれとコイルＬ_A3〜
Ｌ_A6を並列に結線する第５の切換パターンを追加するな
ど、より多くの切換パターンを設けて構成してもよい。

【００４５】上記実施の形態において、切換器３０は、
請求項１記載の切換手段に対応している。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１または２記載の結線パターン切換装置によれば、モ
ータが完成した後であっても、結線パターンを切り換え
ることによりその特性を変更することができるので、同
一のモータを、用途が異なる場合や同じ用途でも使い方
が異なる場合などに用いることができ、従来に比して、
モータの汎用性を向上することができるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る結線パターン切換装置を適用する
システムの構成を示すブロック図である。

【図２】モータ１０の断面図である。

【図３】電機子巻線１２ａの結線構成を示す結線図であ
る。

【図４】切換器３０の結線切換パターンを示す図であ
る。

【図５】電機子巻線１２ａの結線状態を示す図である。

【図６】モータ１０のトルク−回転数特性を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１０モータ１２ａ〜１２ｃ電機子巻線１４ステータ１５ロータ１５ａ鉄心コア１５ｂシャフト２０ドライバ３０切換器Ａ₁〜Ｃ₆ 極Ｌ_A1〜Ｌ_C6 コイルＳ₁〜Ｓ₄₃ スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の極に巻き付けたコイルにより電機
子巻線を形成したステータと、前記ステータの内側に回
転自在に設けられたロータと、を備えたモータに適用す
る装置であって、前記電機子巻線のリアクタンスが可変となるように、前
記複数の極間におけるコイルの結線パターンを切り換え
可能としたことを特徴とする結線パターン切換装置。
【請求項２】位相の異なる交流電圧を供給するための
複数の相のそれぞれに対応して複数の極を形成し且つ各
相の極に巻き付けたコイルにより電機子巻線を形成した
ステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられ
たロータと、を備えたモータに適用する装置であって、各相においてその極間におけるコイルの結線パターンを
切り換えるためのスイッチと、前記電機子巻線のリアク
タンスが可変となるように前記スイッチを切り換える切
換手段と、を備えていることを特徴とする結線パターン
切換装置。