JP2001327132A - 極数切り替え誘導電動機 - Google Patents
極数切り替え誘導電動機Info
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
- H02P25/18—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays
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- H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
- H02K17/02—Asynchronous induction motors
- H02K17/12—Asynchronous induction motors for multi-phase current
- H02K17/14—Asynchronous induction motors for multi-phase current having windings arranged for permitting pole-changing
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Induction Machinery (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 任意の極数比を得ることができ、巻数も任意
に選べることから動作範囲を非常に大きくとることがで
き、さらに、極数切り替えに際し動作が安定する極数切
り替え誘導電動機を得る。 【解決手段】 かご型巻線を有する回転子１と、同一の
固定子鉄心に巻装された少なくとも１組の極数２ｎ極で
巻かれた第１の巻線２ａ及び極数２ｍ極で巻かれた第２
の巻線２ｂを有する固定子２と、第１の巻線２ａに接続
された第１のインバータ３と、第２の巻線に接続された
第２のインバータ４とを備えている。
に選べることから動作範囲を非常に大きくとることがで
き、さらに、極数切り替えに際し動作が安定する極数切
り替え誘導電動機を得る。 【解決手段】 かご型巻線を有する回転子１と、同一の
固定子鉄心に巻装された少なくとも１組の極数２ｎ極で
巻かれた第１の巻線２ａ及び極数２ｍ極で巻かれた第２
の巻線２ｂを有する固定子２と、第１の巻線２ａに接続
された第１のインバータ３と、第２の巻線に接続された
第２のインバータ４とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば低速時と
高速時とで極数を切り替える極数切り替え誘導電動機に
関し、特に動作範囲を大きくとれ、また、極数切り替え
の際動作が安定する極数切り替え誘導電動機に関するも
のである。
高速時とで極数を切り替える極数切り替え誘導電動機に
関し、特に動作範囲を大きくとれ、また、極数切り替え
の際動作が安定する極数切り替え誘導電動機に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図６はかご型電動機の極数を切り替える
方法の一つを説明する図である。かご型電動機において
は、極数は、固定子の極数によって決まる。従来、かご
型電動機の極数を切り替える方法の一つとして、固定子
に設けられた同一の巻線の接続を切り替えることにより
異なった極数を得るようにしたものがある。
方法の一つを説明する図である。かご型電動機において
は、極数は、固定子の極数によって決まる。従来、かご
型電動機の極数を切り替える方法の一つとして、固定子
に設けられた同一の巻線の接続を切り替えることにより
異なった極数を得るようにしたものがある。
【０００３】図６で説明されるかご型電動機は、固定子
に連続して設けられた４個のコイルを有している。４個
のコイルは、高速時には、隣り合うコイルが違う極とな
るように励磁される。すなわち、図６の（ａ）のように
図の左側から、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極と励磁される。
これにより、４極の電動機となる。
に連続して設けられた４個のコイルを有している。４個
のコイルは、高速時には、隣り合うコイルが違う極とな
るように励磁される。すなわち、図６の（ａ）のように
図の左側から、Ｎ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極と励磁される。
これにより、４極の電動機となる。
【０００４】一方、４個のコイルは、低速時には、図６
の（ｂ）のように、すべてのコイルが同じ極となるよう
に励磁される。そしてこのとき、隣り合う２つのＮ極間
には、仮想的にＳ極が形成される。これにより、８極の
電動機となる。
の（ｂ）のように、すべてのコイルが同じ極となるよう
に励磁される。そしてこのとき、隣り合う２つのＮ極間
には、仮想的にＳ極が形成される。これにより、８極の
電動機となる。
【０００５】そして、例えば特開平７−３３６９７１号
公報には、上述のような構成のかご型電動機において、
極が変わる巻線群に接続される第１のインバータと極が
変わらない巻線群に接続される第２のインバータとを設
けた構成が示され、この第１のインバータと第２のイン
バータとを同じ極性として出力して、８極の電動機と
し、一方、第１のインバータのみ極性を反転して４極の
電動機を得る方法が開示されている。
公報には、上述のような構成のかご型電動機において、
極が変わる巻線群に接続される第１のインバータと極が
変わらない巻線群に接続される第２のインバータとを設
けた構成が示され、この第１のインバータと第２のイン
バータとを同じ極性として出力して、８極の電動機と
し、一方、第１のインバータのみ極性を反転して４極の
電動機を得る方法が開示されている。
【０００６】このような構成の極数切り替え誘導電動機
においては、低速時には、極数を多くして、少ない電流
で大きなトルクを獲得し、一方、高速時には、極数をす
くなくして出力を稼ぐことができる。
においては、低速時には、極数を多くして、少ない電流
で大きなトルクを獲得し、一方、高速時には、極数をす
くなくして出力を稼ぐことができる。
【０００７】しかし、このような構成の極数切り替え誘
導電動機においては、周波数が異なる２種類の電圧を合
成して、この周波数を徐々に変化させながら極数を切り
替えるため、頻繁に極数切り替えが行われると動作が不
安定になる恐れがあった。
導電動機においては、周波数が異なる２種類の電圧を合
成して、この周波数を徐々に変化させながら極数を切り
替えるため、頻繁に極数切り替えが行われると動作が不
安定になる恐れがあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の従来
の極数切り替え誘導電動機においては、同一の巻線の接
続を切り替えることにより異なった極数を得るようにし
たので、１：２の極数比でしか切り替えができなかっ
た。また、巻数が同一なので、電圧利用率は２倍しかで
きなかった。さらに、上記に述べたように、回転速度が
頻繁に変化する場合動作が不安定になる恐れがあった。
の極数切り替え誘導電動機においては、同一の巻線の接
続を切り替えることにより異なった極数を得るようにし
たので、１：２の極数比でしか切り替えができなかっ
た。また、巻数が同一なので、電圧利用率は２倍しかで
きなかった。さらに、上記に述べたように、回転速度が
頻繁に変化する場合動作が不安定になる恐れがあった。
【０００９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、任意の極数比を得ることがで
き、巻数も任意に選べることから動作範囲を非常に大き
くとることができ、さらに、極数切り替えに際し動作が
安定する極数切り替え誘導電動機を得ることを目的とす
る。
ためになされたもので、任意の極数比を得ることがで
き、巻数も任意に選べることから動作範囲を非常に大き
くとることができ、さらに、極数切り替えに際し動作が
安定する極数切り替え誘導電動機を得ることを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この発明に係る極数切り
替え誘導電動機は、かご型巻線を有する回転子と、同一
の固定子鉄心に巻装された少なくとも１組の極数２ｎ極
で巻かれた第１の巻線及び極数２ｍ極で巻かれた第２の
巻線を有する固定子と、第１の巻線に接続された第１の
インバータと、第２の巻線に接続された第２のインバー
タとを備えている。
替え誘導電動機は、かご型巻線を有する回転子と、同一
の固定子鉄心に巻装された少なくとも１組の極数２ｎ極
で巻かれた第１の巻線及び極数２ｍ極で巻かれた第２の
巻線を有する固定子と、第１の巻線に接続された第１の
インバータと、第２の巻線に接続された第２のインバー
タとを備えている。
【００１１】また、ｍとｎの関係は、ｍ＝２ｋｎ ここ
で、ｋは自然数である。
で、ｋは自然数である。
【００１２】また、第１の巻線と、第２の巻線の巻数が
異なる。
異なる。
【００１３】また、回転子の回転速度を検出する回転速
度検出手段と、回転速度に基づいて第１のインバータを
制御する第１のインバータ制御手段と、回転速度に基づ
いて前記第２のインバータを制御する第２のインバータ
制御手段とをさらに備えている。
度検出手段と、回転速度に基づいて第１のインバータを
制御する第１のインバータ制御手段と、回転速度に基づ
いて前記第２のインバータを制御する第２のインバータ
制御手段とをさらに備えている。
【００１４】また、トルク指令を入力し、トルク指令
を、第１のインバータへ出力する第１のトルク指令と、
第２のインバータへ出力する第２のトルク指令とに分配
するトルク分配手段をさらに備えている。
を、第１のインバータへ出力する第１のトルク指令と、
第２のインバータへ出力する第２のトルク指令とに分配
するトルク分配手段をさらに備えている。
【００１５】また、トルク分配手段は、回転速度検出手
段の出力する回転速度に基づいてトルクの分配比を決定
する。
段の出力する回転速度に基づいてトルクの分配比を決定
する。
【００１６】また、トルク分配手段は、回転速度が、所
定の回転速度以下の時、第２のインバータへ出力する第
２のトルク指令が大きく、また、所定の回転速度以上の
時、第１のインバータへ出力する第１のトルク指令が大
きくなるようにトルク指令を分配する。
定の回転速度以下の時、第２のインバータへ出力する第
２のトルク指令が大きく、また、所定の回転速度以上の
時、第１のインバータへ出力する第１のトルク指令が大
きくなるようにトルク指令を分配する。
【００１７】また、トルク分配手段は、トルク指令を極
数の大きい方の巻線にまず割り当て、トルクの不足分を
極数の小さい方の巻線に割り当てる。
数の大きい方の巻線にまず割り当て、トルクの不足分を
極数の小さい方の巻線に割り当てる。
【００１８】また、第１の巻線と第２の巻線は、同じス
ロットに巻線されている。
ロットに巻線されている。
【００１９】また、ｍとｎの関係がｎ＞ｍのとき、極数
２ｍ極で巻かれた第２の巻線がスロットの開口部側に配
置されている。
２ｍ極で巻かれた第２の巻線がスロットの開口部側に配
置されている。
【００２０】また、極数２ｎ極で巻かれた第１の巻線及
び極数２ｍ極で巻かれた第２の巻線のスロット内の断面
積の割合が異なる。
び極数２ｍ極で巻かれた第２の巻線のスロット内の断面
積の割合が異なる。
【００２１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
極数切り替え誘導電動機を示すブロック図である。図２
は１つの固定子に極数が異なる４極と８極の２組の巻線
を設けた様子を示す図である。図１において、１は、か
ご型巻線１ａを有する回転子である。２は、極数４極で
巻かれた第１の巻線２ａと極数８極で巻かれた第２の巻
線２ｂとを有する固定子である。本実施の形態において
は、極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂの巻数が極数４
極で巻かれた第１の巻線２ａの巻数より多くされてい
る。図２において、Ｕ，Ｖ，Ｗが極数８極で巻かれた第
２の巻線２ｂであり、Ｘ，Ｙ，Ｚが極数４極で巻かれた
第１の巻線２ａである。
極数切り替え誘導電動機を示すブロック図である。図２
は１つの固定子に極数が異なる４極と８極の２組の巻線
を設けた様子を示す図である。図１において、１は、か
ご型巻線１ａを有する回転子である。２は、極数４極で
巻かれた第１の巻線２ａと極数８極で巻かれた第２の巻
線２ｂとを有する固定子である。本実施の形態において
は、極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂの巻数が極数４
極で巻かれた第１の巻線２ａの巻数より多くされてい
る。図２において、Ｕ，Ｖ，Ｗが極数８極で巻かれた第
２の巻線２ｂであり、Ｘ，Ｙ，Ｚが極数４極で巻かれた
第１の巻線２ａである。
【００２２】図１に戻り、３は、第１の巻線２ａに接続
された４極励磁用の第１のインバータである。第１のイ
ンバータ３は、第１のインバータ制御手段３ａを内蔵し
ている。一方、４は、第２の巻線２ｂに接続された８極
励磁用の第２のインバータである。第２のインバータ４
は、第２のインバータ制御手段４ａを内蔵している。
された４極励磁用の第１のインバータである。第１のイ
ンバータ３は、第１のインバータ制御手段３ａを内蔵し
ている。一方、４は、第２の巻線２ｂに接続された８極
励磁用の第２のインバータである。第２のインバータ４
は、第２のインバータ制御手段４ａを内蔵している。
【００２３】さらに、５は、回転子１の回転速度を検出
する回転速度検出手段としての回転速度センサである。
また、６は、回転速度によりトルク指令を分配するトル
ク分配手段としてのトルク指令分配器である。
する回転速度検出手段としての回転速度センサである。
また、６は、回転速度によりトルク指令を分配するトル
ク分配手段としてのトルク指令分配器である。
【００２４】さらに、１１は、第１の巻線２ａのＶ相に
接続され、第１の巻線２ａのＶ相の電流を検出する第１
の電流センサである。１２は、第１の巻線２ａのＷ相に
接続され電流を検出する第２の電流センサである。同じ
く、１３は、第２の巻線２ｂのＶ相に接続され、第２の
巻線２ｂのＶ相の電流を検出する第３の電流センサであ
る。１４は、第２の巻線２ｂのＷ相に接続され電流を検
出する第４の電流センサである。
接続され、第１の巻線２ａのＶ相の電流を検出する第１
の電流センサである。１２は、第１の巻線２ａのＷ相に
接続され電流を検出する第２の電流センサである。同じ
く、１３は、第２の巻線２ｂのＶ相に接続され、第２の
巻線２ｂのＶ相の電流を検出する第３の電流センサであ
る。１４は、第２の巻線２ｂのＷ相に接続され電流を検
出する第４の電流センサである。
【００２５】回転速度センサ５の検出した回転子１の回
転速度ωｍは、第１のインバータ制御手段３ａ、第２の
インバータ制御手段４ａ、及びトルク指令分配器６に入
力される。第１の電流センサ１１の検出する電流Ｉｗ１
と第２の電流センサ１２の検出する電流Ｉｖ１は、第１
のインバータ制御手段３ａに入力される。そして、第３
の電流センサ１３の検出する電流Ｉｗ２と第４の電流セ
ンサ１４の検出する電流Ｉｖ２は、第２のインバータ制
御手段４ａに入力される。
転速度ωｍは、第１のインバータ制御手段３ａ、第２の
インバータ制御手段４ａ、及びトルク指令分配器６に入
力される。第１の電流センサ１１の検出する電流Ｉｗ１
と第２の電流センサ１２の検出する電流Ｉｖ１は、第１
のインバータ制御手段３ａに入力される。そして、第３
の電流センサ１３の検出する電流Ｉｗ２と第４の電流セ
ンサ１４の検出する電流Ｉｖ２は、第２のインバータ制
御手段４ａに入力される。
【００２６】また、トルク指令分配器６は、トルク指令
Ｔを入力し、入力されたトルク指令Ｔを、第１のインバ
ータ３への出力する第１のトルク指令Ｔ１と、第２のイ
ンバータ４へ出力する第２のトルク指令Ｔ２とに分配す
る。
Ｔを入力し、入力されたトルク指令Ｔを、第１のインバ
ータ３への出力する第１のトルク指令Ｔ１と、第２のイ
ンバータ４へ出力する第２のトルク指令Ｔ２とに分配す
る。
【００２７】次に動作を説明する。トルク指令分配器６
は、回転速度ωｍに基づき、回転速度が低いときは、電
動機が極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂのみで駆動す
るようトルク指令Ｔ２を出力する。第２の巻線２ｂは、
８極なので周波数が高くなり、磁束が少なくても周波数
が高い分起電力が大きくなり、また、巻数が多くされて
いるので、少ない電流で大きなトルクを出すことができ
る。しかし、このまま高速回転をしてしまうと、起電力
が大きくなりすぎて出力がでなくなる。
は、回転速度ωｍに基づき、回転速度が低いときは、電
動機が極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂのみで駆動す
るようトルク指令Ｔ２を出力する。第２の巻線２ｂは、
８極なので周波数が高くなり、磁束が少なくても周波数
が高い分起電力が大きくなり、また、巻数が多くされて
いるので、少ない電流で大きなトルクを出すことができ
る。しかし、このまま高速回転をしてしまうと、起電力
が大きくなりすぎて出力がでなくなる。
【００２８】そこで、トルク指令分配器６は、回転速度
ωｍに基づき、回転速度が高くなると、電動機が極数４
極で巻かれた第１の巻線２ａのみで駆動するようトルク
指令Ｔ１を出力する。第１の巻線２ａは、４極なので回
転速度が大きくなっても低い周波数で励磁され、磁束が
多くても周波数が低いので起電力を小さくすることがで
きる。また、逆起電力が小さいのでたくさんの電流を流
すことができる。
ωｍに基づき、回転速度が高くなると、電動機が極数４
極で巻かれた第１の巻線２ａのみで駆動するようトルク
指令Ｔ１を出力する。第１の巻線２ａは、４極なので回
転速度が大きくなっても低い周波数で励磁され、磁束が
多くても周波数が低いので起電力を小さくすることがで
きる。また、逆起電力が小さいのでたくさんの電流を流
すことができる。
【００２９】トルク指令分配器６は、回転速度ωｍをフ
ィードバックしてこの回転速度ωｍに基づいて分配の比
率を変えても良いし、また所定の回転速度を境に切り替
えても良い。本実施の形態は、極数が異なるので、互い
の電流による磁束は干渉することがない、従って、あた
かも独立した２個の電動機を駆動するように使うことが
できる。第１の巻線２ａと第２の巻線２ｂは、同時に駆
動させても良いし、片側づつ駆動させても良い。その切
り替えは、トルク指令分配器６分配の方法を変えるだけ
である。極数４極で巻かれた第１の巻線２ａは、発電に
用いられても良い。
ィードバックしてこの回転速度ωｍに基づいて分配の比
率を変えても良いし、また所定の回転速度を境に切り替
えても良い。本実施の形態は、極数が異なるので、互い
の電流による磁束は干渉することがない、従って、あた
かも独立した２個の電動機を駆動するように使うことが
できる。第１の巻線２ａと第２の巻線２ｂは、同時に駆
動させても良いし、片側づつ駆動させても良い。その切
り替えは、トルク指令分配器６分配の方法を変えるだけ
である。極数４極で巻かれた第１の巻線２ａは、発電に
用いられても良い。
【００３０】図３は従来の１巻線１インバータの電動機
と本実施の形態の電動機のトルクを比較するグラフであ
る。図３において、縦軸はトルク（Ｎｍ）、横軸は回転
数Ｎ（ｒｐｍ）である。図３において、曲線Ａは、極数
切り替えをしない１巻線１インバータ（１６Ｖｒｍｓ、
９００Ａｒｍｓ）のトルクの変化を示す。
と本実施の形態の電動機のトルクを比較するグラフであ
る。図３において、縦軸はトルク（Ｎｍ）、横軸は回転
数Ｎ（ｒｐｍ）である。図３において、曲線Ａは、極数
切り替えをしない１巻線１インバータ（１６Ｖｒｍｓ、
９００Ａｒｍｓ）のトルクの変化を示す。
【００３１】曲線Ｂは、２巻線２インバータ（１６Ｖｒ
ｍｓ、１５０Ａｒｍｓ×２）のうち極数の多い巻線（す
なわち８極）のみのトルクの変化を示す。曲線Ｃは、２
巻線２インバータのうち極数の少ない巻線（すなわち４
極）のみのトルクの変化を示す。曲線Ｄは、２巻線２イ
ンバータの２個の巻線の出力トルクを合成したもの、す
なわちこの実施の形態の電動機のトルクの変化を示す。
ｍｓ、１５０Ａｒｍｓ×２）のうち極数の多い巻線（す
なわち８極）のみのトルクの変化を示す。曲線Ｃは、２
巻線２インバータのうち極数の少ない巻線（すなわち４
極）のみのトルクの変化を示す。曲線Ｄは、２巻線２イ
ンバータの２個の巻線の出力トルクを合成したもの、す
なわちこの実施の形態の電動機のトルクの変化を示す。
【００３２】図３から明らかなように、極数の多い巻線
Ｂは、回転数が非常に低いとき（起動時）のトルクが飛
び抜けて大きい、しかし、高回転時には、きわめて低い
トルクしかでない。一方、極数の少ない巻線Ｃは、回転
数にあまり左右されない、平均的なトルクが発生する。
Ｂは、回転数が非常に低いとき（起動時）のトルクが飛
び抜けて大きい、しかし、高回転時には、きわめて低い
トルクしかでない。一方、極数の少ない巻線Ｃは、回転
数にあまり左右されない、平均的なトルクが発生する。
【００３３】そして、これらを合成したこの実施の形態
の電動機は、回転数が非常に低いとき（起動時）に飛び
抜けて大きいのトルクが得られて、また、高速回転時
（４０００ｒｐｍ以上）にも比較的大きな（従来の１巻
線１インバータより大きな）トルクが得られる良い特性
となる。
の電動機は、回転数が非常に低いとき（起動時）に飛び
抜けて大きいのトルクが得られて、また、高速回転時
（４０００ｒｐｍ以上）にも比較的大きな（従来の１巻
線１インバータより大きな）トルクが得られる良い特性
となる。
【００３４】そして、その他の部分においては、１巻線
１インバータのものの方が高トルクであるが、実際に
は、この付近の回転数においては、このように大きなト
ルクは必要でない。一方、１巻線１インバータの電流容
量が、９００Ａｒｍｓであるのに対し、２巻線２インバ
ータの電流容量は１５０Ａｒｍｓ×２すなわち３００Ａ
ｒｍｓであるので、１／３で済む。
１インバータのものの方が高トルクであるが、実際に
は、この付近の回転数においては、このように大きなト
ルクは必要でない。一方、１巻線１インバータの電流容
量が、９００Ａｒｍｓであるのに対し、２巻線２インバ
ータの電流容量は１５０Ａｒｍｓ×２すなわち３００Ａ
ｒｍｓであるので、１／３で済む。
【００３５】図４は従来の１巻線１インバータの電動機
と本実施の形態の電動機の出力を比較するグラフであ
る。図４において、縦軸は出力（Ｎｍ）、横軸は回転数
Ｎ（ｒｐｍ）である。図４中、Ａ乃至Ｄの曲線は、図３
と同様の意味である。図４から明らかなように、本実施
の形態の電動機は高速回転時（４０００ｒｐｍ以上）の
出力が十分得られる。尚、従来の１巻線１インバータの
ものは１０００ｒｐｍ付近の出力が非常に大きいがこの
近辺の出力は実際にはそれほど必要ではない。
と本実施の形態の電動機の出力を比較するグラフであ
る。図４において、縦軸は出力（Ｎｍ）、横軸は回転数
Ｎ（ｒｐｍ）である。図４中、Ａ乃至Ｄの曲線は、図３
と同様の意味である。図４から明らかなように、本実施
の形態の電動機は高速回転時（４０００ｒｐｍ以上）の
出力が十分得られる。尚、従来の１巻線１インバータの
ものは１０００ｒｐｍ付近の出力が非常に大きいがこの
近辺の出力は実際にはそれほど必要ではない。
【００３６】すなわち、図３及び図４において本実施の
形態と１巻線１インバータとを比較すると、本実施の形
態は、概略同等のトルク、及び出力を得るのに、１／３
の電流容量で済み、さらに、回転速度が低いとき（起動
時）及び高速回転時では、さらに良い特性が得られる。
形態と１巻線１インバータとを比較すると、本実施の形
態は、概略同等のトルク、及び出力を得るのに、１／３
の電流容量で済み、さらに、回転速度が低いとき（起動
時）及び高速回転時では、さらに良い特性が得られる。
【００３７】尚、トルク指令分配器６の動作は、必ずし
も上述の方法だけでなく、他の方法が用いられても良
い。例えば、トルク指令が与えられると、極数８極で巻
かれた第２の巻線２ｂに割り当て、第２の巻線２ｂでト
ルクが不足する場合に不足分を極数４極で巻かれた第１
の巻線２ａに割り当てても良い。
も上述の方法だけでなく、他の方法が用いられても良
い。例えば、トルク指令が与えられると、極数８極で巻
かれた第２の巻線２ｂに割り当て、第２の巻線２ｂでト
ルクが不足する場合に不足分を極数４極で巻かれた第１
の巻線２ａに割り当てても良い。
【００３８】また、トルク指令に基づいて、低速では主
に極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂで駆動させ、高速
になると８極ではトルクが小さくなるので、極数４極で
巻かれた第１の巻線２ａを主に駆動するようにベクトル
制御しても良い。
に極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂで駆動させ、高速
になると８極ではトルクが小さくなるので、極数４極で
巻かれた第１の巻線２ａを主に駆動するようにベクトル
制御しても良い。
【００３９】極数４極で巻かれた第１の巻線２ａは、主
に高速で使われるので、トルクは比較的小さい。従っ
て、必要とするアンペア回数も小さくなりで、コイルの
断面積（素線断面積×巻数）も小さくて良いこととな
る。具体的には、スロット内の断面積の割合において、
極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂが７０パーセント、
極数４極で巻かれた第１の巻線２ａが３０パーセント程
度で良い。
に高速で使われるので、トルクは比較的小さい。従っ
て、必要とするアンペア回数も小さくなりで、コイルの
断面積（素線断面積×巻数）も小さくて良いこととな
る。具体的には、スロット内の断面積の割合において、
極数８極で巻かれた第２の巻線２ｂが７０パーセント、
極数４極で巻かれた第１の巻線２ａが３０パーセント程
度で良い。
【００４０】また、回転速度センサ５は１個設ければ良
い。極数が異なると回転子１の電気角速度は異なるが、
各々のインバータ３または４内部で極対数を乗算等すれ
ば所望の電気角速度を得ることができる。
い。極数が異なると回転子１の電気角速度は異なるが、
各々のインバータ３または４内部で極対数を乗算等すれ
ば所望の電気角速度を得ることができる。
【００４１】尚、本実施の形態においては、トルク分配
手段としてのトルク指令分配器６が設けられているが、
トルク指令分配器６は、本発明において必ずしも必要な
ものではなく、トルクを分配せずに、独立した２つのト
ルク指令を各々に入力するようにしても良い。
手段としてのトルク指令分配器６が設けられているが、
トルク指令分配器６は、本発明において必ずしも必要な
ものではなく、トルクを分配せずに、独立した２つのト
ルク指令を各々に入力するようにしても良い。
【００４２】実施の形態２．図５はこの発明の極数切り
替え誘導電動機の他の例を示す１つの固定子に極数が異
なる６極と８極の２組の巻線を設けた様子を示す図であ
る。その他の構成は、概略実施の形態１と同様である。
本実施の形態においては、所定の回転速度以下では、極
数８極で巻かれた巻線で駆動され、所定の回転を越える
と極数６極で巻かれた巻線で駆動される。そして、一方
の巻線が駆動しているときは、他方の巻線は駆動しな
い。
替え誘導電動機の他の例を示す１つの固定子に極数が異
なる６極と８極の２組の巻線を設けた様子を示す図であ
る。その他の構成は、概略実施の形態１と同様である。
本実施の形態においては、所定の回転速度以下では、極
数８極で巻かれた巻線で駆動され、所定の回転を越える
と極数６極で巻かれた巻線で駆動される。そして、一方
の巻線が駆動しているときは、他方の巻線は駆動しな
い。
【００４３】極数８極の巻線と極数６極の巻線を分数ス
ロットを使って巻線した場合、一部の磁束が干渉するの
で、同時駆動しにくい場合がある。しかし、一方の巻線
を駆動せず休ませておけば駆動は容易である。一部の干
渉磁束により、休止している側の巻線に起電力が生じる
が、干渉する磁束が小さいので起電力も小さく、この巻
線に接続されるインバータをオフするように制御すれ
は、直流電圧にクランプされて電流が流れることはな
い。
ロットを使って巻線した場合、一部の磁束が干渉するの
で、同時駆動しにくい場合がある。しかし、一方の巻線
を駆動せず休ませておけば駆動は容易である。一部の干
渉磁束により、休止している側の巻線に起電力が生じる
が、干渉する磁束が小さいので起電力も小さく、この巻
線に接続されるインバータをオフするように制御すれ
は、直流電圧にクランプされて電流が流れることはな
い。
【００４４】
【発明の効果】この発明に係る極数切り替え誘導電動機
は、かご型巻線を有する回転子と、同一の固定子鉄心に
巻装された少なくとも１組の極数２ｎ極で巻かれた第１
の巻線及び極数２ｍ極で巻かれた第２の巻線を有する固
定子と、第１の巻線に接続された第１のインバータと、
第２の巻線に接続された第２のインバータとを備えてい
る。そのため、少ない電流で、広範囲の運転をすること
ができる。
は、かご型巻線を有する回転子と、同一の固定子鉄心に
巻装された少なくとも１組の極数２ｎ極で巻かれた第１
の巻線及び極数２ｍ極で巻かれた第２の巻線を有する固
定子と、第１の巻線に接続された第１のインバータと、
第２の巻線に接続された第２のインバータとを備えてい
る。そのため、少ない電流で、広範囲の運転をすること
ができる。
【００４５】また、ｍとｎの関係は、ｍ＝２ｋｎ ここ
で、ｋは自然数である。そのため、極数の組み合わせに
よる磁束の干渉がなくなる。
で、ｋは自然数である。そのため、極数の組み合わせに
よる磁束の干渉がなくなる。
【００４６】また、第１の巻線と、第２の巻線の巻数が
異なる。そのため、さらに広範囲の運転をすることがで
きる。
異なる。そのため、さらに広範囲の運転をすることがで
きる。
【００４７】また、回転子の回転速度を検出する回転速
度検出手段と、回転速度に基づいて第１のインバータを
制御する第１のインバータ制御手段と、回転速度に基づ
いて前記第２のインバータを制御する第２のインバータ
制御手段とをさらに備えている。そのため、個々の巻線
の制御を細かく行うことができ電動機の効率を良くする
ことができる。
度検出手段と、回転速度に基づいて第１のインバータを
制御する第１のインバータ制御手段と、回転速度に基づ
いて前記第２のインバータを制御する第２のインバータ
制御手段とをさらに備えている。そのため、個々の巻線
の制御を細かく行うことができ電動機の効率を良くする
ことができる。
【００４８】また、トルク指令を入力し、トルク指令
を、第１のインバータへ出力する第１のトルク指令と、
第２のインバータへ出力する第２のトルク指令とに分配
するトルク分配手段をさらに備えている。そのため、ト
ルク発生の分配をすることで使いやすい電動機とするこ
とができ、また、さらに電動機の効率を良くすることが
できる。
を、第１のインバータへ出力する第１のトルク指令と、
第２のインバータへ出力する第２のトルク指令とに分配
するトルク分配手段をさらに備えている。そのため、ト
ルク発生の分配をすることで使いやすい電動機とするこ
とができ、また、さらに電動機の効率を良くすることが
できる。
【００４９】また、トルク分配手段は、回転速度検出手
段の出力する回転速度に基づいてトルクの分配比を決定
する。そのため、容易な方法でトルクの分配比を決定す
ることができ、コストダウンをすることができる。
段の出力する回転速度に基づいてトルクの分配比を決定
する。そのため、容易な方法でトルクの分配比を決定す
ることができ、コストダウンをすることができる。
【００５０】また、トルク分配手段は、回転速度が、所
定の回転速度以下の時、第２のインバータへ出力する第
２のトルク指令が大きく、また、所定の回転速度以上の
時、第１のインバータへ出力する第１のトルク指令が大
きくなるようにトルク指令を分配する。そのため、さら
に容易な方法でトルクの分配比を決定することができ、
さらなるコストダウンをすることができる。
定の回転速度以下の時、第２のインバータへ出力する第
２のトルク指令が大きく、また、所定の回転速度以上の
時、第１のインバータへ出力する第１のトルク指令が大
きくなるようにトルク指令を分配する。そのため、さら
に容易な方法でトルクの分配比を決定することができ、
さらなるコストダウンをすることができる。
【００５１】また、トルク分配手段は、トルク指令を極
数の大きい方の巻線にまず割り当て、トルクの不足分を
極数の小さい方の巻線に割り当てる。そのため、簡単な
演算でトルク指令を適切に分配することができる。
数の大きい方の巻線にまず割り当て、トルクの不足分を
極数の小さい方の巻線に割り当てる。そのため、簡単な
演算でトルク指令を適切に分配することができる。
【００５２】また、第１の巻線と第２の巻線は、同じス
ロットに巻線されている。そのため、スロット数が増え
てティースの強度が低下することを防止し、また、コイ
ルエンドが重なり巻線しにくくなることを解消すること
ができる。
ロットに巻線されている。そのため、スロット数が増え
てティースの強度が低下することを防止し、また、コイ
ルエンドが重なり巻線しにくくなることを解消すること
ができる。
【００５３】また、ｍとｎの関係がｎ＞ｍのとき、極数
２ｍ極で巻かれた第２の巻線がスロットの開口部側に配
置されている。そのため、高速回転時の表皮効果を低減
することができ（リアクタンスが小さくなり）電動機の
効率が良くなる。また、電圧利用率が良くなり、より高
速まで運転することができる。
２ｍ極で巻かれた第２の巻線がスロットの開口部側に配
置されている。そのため、高速回転時の表皮効果を低減
することができ（リアクタンスが小さくなり）電動機の
効率が良くなる。また、電圧利用率が良くなり、より高
速まで運転することができる。
【００５４】また、極数２ｎ極で巻かれた第１の巻線及
び極数２ｍ極で巻かれた第２の巻線のスロット内の断面
積の割合が異なる。そのため、余分な材料を削減するこ
とができ、また、電動機を小さくすることができる。
び極数２ｍ極で巻かれた第２の巻線のスロット内の断面
積の割合が異なる。そのため、余分な材料を削減するこ
とができ、また、電動機を小さくすることができる。
【図１】 この発明の極数切り替え誘導電動機を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】 １つの固定子に極数が異なる４極と８極の２
組の巻線を設けた様子を示す図である。
組の巻線を設けた様子を示す図である。
【図３】 電動機のトルクを比較するグラフである。
【図４】 電動機の出力を比較するグラフである。
【図５】 この発明の極数切り替え誘導電動機の他の例
を示す１つの固定子に極数が異なる６極と８極の２組の
巻線を設けた様子を示す図である。
を示す１つの固定子に極数が異なる６極と８極の２組の
巻線を設けた様子を示す図である。
【図６】 かご型電動機の極数を切り替える方法の一つ
を説明する図である。
を説明する図である。
１ 回転子、２ａ 第１の巻線、２ｂ 第２の巻線、２
固定子、３ 第１のインバータ、４ 第２のインバー
タ、５ 回転速度センサ（回転速度検出手段）、３ａ
第１のインバータ制御手段、４ａ 第２のインバータ制
御手段、６ トルク指令分配器（トルク分配手段）。
固定子、３ 第１のインバータ、４ 第２のインバー
タ、５ 回転速度センサ（回転速度検出手段）、３ａ
第１のインバータ制御手段、４ａ 第２のインバータ制
御手段、６ トルク指令分配器（トルク分配手段）。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年８月２９日（２０００．８．２
９）
９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
Claims (11)
- 【請求項１】 かご型巻線を有する回転子と、 同一の固定子鉄心に巻装された少なくとも１組の極数２
ｎ極で巻かれた第１の巻線及び極数２ｍ極で巻かれた第
２の巻線を有する固定子と、 前記第１の巻線に接続された第１のインバータと、 前記第２の巻線に接続された第２のインバータとを備え
たことを特徴とする極数切り替え誘導電動機。 - 【請求項２】 前記ｍと前記ｎの関係は、 ｍ＝２ｋｎ ここで、ｋは自然数であることを特徴とす
る請求項１記載の極数切り替え誘導電動機。 - 【請求項３】 前記第１の巻線と、前記第２の巻線の巻
数が異なることを特徴とする請求項１または２記載の極
数切り替え誘導電動機。 - 【請求項４】 前記回転子の回転速度を検出する回転速
度検出手段と、 前記回転速度に基づいて前記第１のインバータを制御す
る第１のインバータ制御手段と、 前記回転速度に基づいて前記第２のインバータを制御す
る第２のインバータ制御手段とをさらに備えたことを特
徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の極数切り替え
誘導電動機。 - 【請求項５】 トルク指令を入力し、該トルク指令を、
前記第１のインバータへ出力する第１のトルク指令と、
前記第２のインバータへ出力する第２のトルク指令とに
分配するトルク分配手段をさらに備えたことを特徴とす
る請求項４記載の極数切り替え誘導電動機。 - 【請求項６】 前記トルク分配手段は、前記回転速度検
出手段の出力する回転速度に基づいて前記トルクの分配
比を決定することを特徴とする請求項５記載の極数切り
替え誘導電動機。 - 【請求項７】 前記トルク分配手段は、前記回転速度
が、所定の回転速度以下の時、前記第２のインバータへ
出力する第２のトルク指令が大きく、また、所定の回転
速度以上の時、前記第１のインバータへ出力する第１の
トルク指令が大きくなるように前記トルク指令を分配す
ることを特徴とする請求項６記載の極数切り替え誘導電
動機。 - 【請求項８】 前記トルク分配手段は、前記トルク指令
を極数の大きい方の前記巻線にまず割り当て、トルクの
不足分を極数の小さい方の前記巻線に割り当てることを
特徴とする請求項５記載の極数切り替え誘導電動機。 - 【請求項９】 前記第１の巻線と前記第２の巻線は、同
じスロットに巻線されていることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれか記載の極数切り替え誘導電動機。 - 【請求項１０】 前記ｍと前記ｎの関係がｎ＞ｍのと
き、極数２ｍ極で巻かれた前記第２の巻線が前記スロッ
トの開口部側に配置されていることを特徴とする請求項
９記載の極数切り替え誘導電動機。 - 【請求項１１】 前記極数２ｎ極で巻かれた第１の巻線
及び極数２ｍ極で巻かれた第２の巻線の前記スロット内
の断面積の割合が異なることを特徴とする請求項９また
は１０記載の極数切り替え誘導電動機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000146766A JP2001327132A (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 極数切り替え誘導電動機 |
| US09/711,091 US6456033B1 (en) | 2000-05-18 | 2000-11-14 | Pole change induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000146766A JP2001327132A (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 極数切り替え誘導電動機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001327132A true JP2001327132A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18653058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000146766A Pending JP2001327132A (ja) | 2000-05-18 | 2000-05-18 | 極数切り替え誘導電動機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6456033B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001327132A (ja) |
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| PT104152A (pt) * | 2008-08-01 | 2010-02-01 | Univ Nova De Lisboa | Motor polifásico com número de pólos variáveis |
| GB2472297B (en) * | 2010-07-19 | 2014-04-23 | Protean Electric Ltd | Electric motor |
| US8294409B2 (en) * | 2010-08-18 | 2012-10-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Control of pole-change induction motors |
| US9416761B2 (en) | 2014-09-30 | 2016-08-16 | Caterpillar Inc. | Nine phase induction motor starter/alternator |
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| JP2017123702A (ja) * | 2016-01-05 | 2017-07-13 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | インバータ制御装置およびそれを搭載したモータ駆動装置及び電動パワーステアリング装置 |
| US9571024B1 (en) | 2016-01-05 | 2017-02-14 | Caterpillar Inc. | Multiphase motor generator system and control method thereof |
| EP3293876B1 (en) * | 2016-09-09 | 2021-06-23 | Black & Decker Inc. | Dual-inverter for a brushless motor |
| JP6701366B2 (ja) * | 2016-10-13 | 2020-05-27 | 三菱電機株式会社 | 電動機駆動装置、電動機システムおよび冷凍サイクル装置 |
| WO2019046437A1 (en) | 2017-08-30 | 2019-03-07 | Quanten Technologies, Inc. | MOTOR / GENERATOR SYSTEM AND FAULT TOLERANT CONTROL METHOD |
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| JPH02237741A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-20 | Brother Ind Ltd | 工作機械の制御装置 |
| DE4217303A1 (de) * | 1991-06-03 | 1992-12-10 | Siemens Ag | Luefteraggregat |
| JPH0733342A (ja) | 1993-07-19 | 1995-02-03 | Hitachi Ltd | エレベーターの制御装置 |
| JPH07336971A (ja) | 1994-06-14 | 1995-12-22 | Meidensha Corp | 誘導電動機及びその運転制御装置 |
| JP3399134B2 (ja) * | 1994-12-12 | 2003-04-21 | 株式会社明電舎 | 極数切替電動機の運転制御装置 |
-
2000
- 2000-05-18 JP JP2000146766A patent/JP2001327132A/ja active Pending
- 2000-11-14 US US09/711,091 patent/US6456033B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012105411A (ja) * | 2010-11-09 | 2012-05-31 | Denso Corp | 回転電機及びそれを用いた駆動システム |
| JP2019504597A (ja) * | 2015-12-21 | 2019-02-14 | カーエスベー ソシエタス ヨーロピア ウント コンパニー コマンディート ゲゼルシャフト アウフ アクチェンＫＳＢ ＳＥ ＆ Ｃｏ． ＫＧａＡ | Ｐｍラインスタートモータ、およびそのためのスイッチオン方法 |
| US10978967B2 (en) | 2015-12-21 | 2021-04-13 | KSB SE & Co. KGaA | PM line-start motor and switch-on method therefor |
| JP7012013B2 (ja) | 2015-12-21 | 2022-01-27 | カーエスベー ソシエタス ヨーロピア ウント コンパニー コマンディート ゲゼルシャフト アウフ アクチェン | Ｐｍラインスタートモータ、およびそのためのスイッチオン方法 |
| JP2018050441A (ja) * | 2016-09-25 | 2018-03-29 | 有限会社シー・アンド・エス国際研究所 | 多重交流電動機駆動システム |
| JP2020167791A (ja) * | 2019-03-28 | 2020-10-08 | 豐田 陳 | モーター装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6456033B1 (en) | 2002-09-24 |
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