JP2004254445A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】必要とする出力特性を容易に得ることができるようにした電動機を提供する。
【解決手段】電動機本体１に、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相毎に２つの独立した巻線Ｕ１〜Ｗ１、Ｕ２〜Ｗ２を設ける。これら巻線を接続する接続部Ａ〜Ｉと２つのアンプ接続端子ＡＴ１，ＡＴ２を設ける。接続部Ａ〜Ｉの選択接続により、各相巻線を直列又は並列に接続したスター結線又はデルタ結線の各結線方式の電動機を得る。アンプ接続端子ＡＴ１，ＡＴ２にそれぞれアンプを接続して、接続部Ａ〜Ｉの接続を選択して、実質的に２つの電動機を構成するスター結線又はデルタ結線の電動機を得ることができる。結線方式の選択と、アンプの使用数によって、６種類の出力特性の異なる電動機を得ることができる。電動機を使用する機械に合わせて、最適な出力特性の電動機を接続部の接続を選択するだけで得られる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電動機に関し、所望の出力特性を得ることができる電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機においては、各相の巻線の巻線数によって、又は、デルタ結線かスター結線かによって、その出力特性が変わる。そのため、１台の電動機に対して、巻線切替ができるようにして、複数の出力特性を得られるようにした巻線切替方法は知られている。
例えば、各相の巻線に分割点を設け、この分割点を用いて、各相の巻線の結線状態を切り替えてデルタ結線、スター結線を形成できるようにした三相誘導電動機の巻線切替方式が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２９６３５０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
１つの電動機の出力特性を上述したように巻線切替によって変えることができるが、従来のこの巻線切替だけで出力特性を広げるには限界があり、所望する出力特性を得るには別のモータを用意するか、容量の異なる別のアンプを用意する必要がある。別のモータやアンプを用意するにはその分コストが増大することになる。
そこで、本発明の目的は、必要とする出力特性を容易に得ることができるようにした電動機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に係わる発明は、固定子巻線の各相毎に少なくとも２つ以上の独立した巻線と、各巻線の両方の各端部を端子として有し、選択的に前記端子間を接続すると共に前記端子に電流供給部を接続することによって、所望する出力特性の電動機を得ることを可能にした電動機である。
又、請求項２に係わる発明は、固定子巻線の各相毎に少なくとも２つ以上の独立した巻線と、各巻線の両方の各端部と接続された端子を有する端子台を備え、選択的に前記端子間を接続すると共に前記端子に電流供給部を接続することによって、所望する出力特性の電動機を得ることを可能にした電動機である。
請求項３に係わる発明は、固定子巻線の各相毎に少なくとも２つ以上の独立した巻線を備え、前記各相の巻線の結線及びスター結線かデルタ結線かを選択的に結線するための接続部と、各巻線に電流を供給する電流供給部接続端子を複数備えたことを特徴とする電動機である。請求項４に係わる発明は、前記巻線を接続する接続部が、各相の巻線を直列、並列又はその組み合わせを結線する接続部と、スター結線かデルタ結線かに接続するための接続部で構成されているものである。さらに、請求項５に係わる発明は、前記電流供給部接続端子が、各相の独立した巻線の数だけ電流供給部を接続可能に設けられているものである。又、請求項６に係わる発明は、前記巻線を接続する接続部に切り替えスイッチが接続され、請求項７に係わる発明は、この切替スイッチを自動切替スイッチで構成したものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態の電動機の結線構成図である。この実施形態の電動機は、電動機本体１にＵ，Ｖ，Ｗの各相毎に２つの独立した固定子巻線Ｕ１，Ｕ２、Ｖ１，Ｖ２、Ｗ１，Ｗ２を備えている。巻線Ｕ１の端部をＵ１ａ，Ｕ１ｂ、巻線Ｕ２の端部をＵ２ａ，Ｕ２ｂ、巻線Ｖ１の端部をＶ１ａ，Ｖ１ｂ、巻線Ｖ２の端部をＶ２ａ，Ｖ２ｂ、巻線Ｗ１の端部をＷ１ａ，Ｗ１ｂ、巻線Ｗ２の端部をＷ２ａ，Ｗ２ｂと記載している。そして、巻線Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の端部Ｕ１ａ，Ｖ１ａ，Ｗ１ａが１組，端部Ｕ１ｂ，Ｖ１ｂ，Ｗ１ｂが１組、巻線Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の端部Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａが１組，端部Ｕ２ｂ，Ｖ２ｂ，Ｗ２ｂが１組を構成している。
【０００７】
端部Ｕ１ａ，Ｖ１ａ，Ｗ１ａには電流供給部であるアンプを接続するアンプ接続端子ＡＴ１が接続されている。端部Ｕ１ａ，Ｖ１ａ，Ｗ１ａと端部Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａにはそれぞれ接続部Ａが接続されている。又、端部Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａには接続部Ｂが接続され、該接続部Ｂの他方にはアンプ接続端子ＡＴ２が接続されている。端部Ｕ１ｂ，Ｖ１ｂ，Ｗ１ｂには接続部Ｃが接続され該接続部Ｃの他方は共通に接続されている。
【０００８】
さらに、接続部Ｄは端部Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａと端部Ｕ１ｂ，Ｖ１ｂ，Ｗ１ｂ、接続部Ｅは端部Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａと端部Ｕ２ｂ，Ｖ２ｂ，Ｗ２ｂ、接続部Ｆは端部Ｕ１ａ，Ｖ１ａ，Ｗ１ａと端部Ｕ１ｂ，Ｖ１ｂ，Ｗ１ｂ、接続部Ｇは端部Ｕ２ｂ，Ｖ２ｂ，Ｗ２ｂと接続され他方は共通に接続されている。接続部Ｈは端部Ｕ１ｂ，Ｖ１ｂ，Ｗ１ｂと端部Ｕ２ｂ，Ｖ２ｂ，Ｗ２ｂ、接続部Ｉは端部Ｕ２ｂ，Ｖ２ｂ，Ｗ２ｂと端部Ｕ１ａ，Ｖ１ａ，Ｗ１ａと接続されている。
【０００９】
各接続部Ａ〜Ｉは図２に示すように、対向する３組の接続端子を備え、対向する接続端子間を結線接続することができるようにされている。この接続端子間の接続は導線をはんだ等で接続することで半固定的に接続してもよく、又、スイッチ等をこの接続端子間に設けて、接続するようにしてもよい。
【００１０】
アンプ接続端子ＡＴ１にアンプＡｍｐ１を接続するようにして、接続部Ｄ，Ｇを接続する結線方式を用いると、図４（ａ）に示す各相の巻線が直列に接続されたスター結線の電動機となる。すなわち、接続部Ｄが接続され端部Ｕ２ｂ，Ｖ２ｂ，Ｗ２ｂが共通に接続されることから、この共通接続部の端部Ｕ２ｂよりＵ相巻線Ｕ２，端部Ｕ２ａ，接続部Ｄ，端部Ｕ１ｂ，Ｕ相巻線Ｕ１，端部Ｕ１ａ，アンプＡｍｐ１、また、端部Ｖ２ｂよりＶ相巻線Ｖ２，端部Ｖ２ａ，接続部Ｄ，端部Ｖ１ｂ，Ｖ相巻線Ｖ１，端部Ｖ１ａ，アンプＡｍｐ１、端部Ｗ２ｂよりＷ相巻線Ｗ２，端部Ｗ２ａ，接続部Ｄ，端部Ｗ１ｂ，Ｗ相巻線Ｗ１，端部Ｗ１ａ，アンプＡｍｐ１と結線され、図４（ａ）に示す各相巻線が直列に接続されたスター結線からなる結線方式となる。
【００１１】
図３は、図４に示す各結線状態の電動機を構成するための結線方式における各接続部Ａ〜Ｉの接続状態を示す図表である。「○」は接続部が接続されている「オン」を意味し、「×」は接続がなされていない「オフ」を意味する。この図３に示すように、接続部Ｄ，Ｇを接続し、アンプ端子ＡＴ１にアンプを接続するようにして、上述したように図４（ａ）の各相巻線が直列に接続されたスター結線からなる結線方式の電動機となる。
【００１２】
又、接続部Ｄ，Ｉを接続し、アンプ端子ＡＴ１にアンプＡｍｐ１を接続するようにし、図４（ｂ）の各相巻線が直列に接続されたデルタ結線からなる結線方式の電動機となる。すなわち、アンプ端子ＡＴ１のＵ相端子から、端部Ｕ１ａ，Ｕ相巻線Ｕ１，端部Ｕ１ｂ，接続部Ｄ，端部Ｕ２ａ，Ｕ相巻線Ｕ２，端部Ｕ２ｂ，接続部Ｉ，アンプ端子ＡＴ１のＶ相端子，さらに、端部Ｖ１ａ，Ｖ相巻線Ｖ１，端部Ｖ１ｂ，接続部Ｄ，端部Ｖ２ａ，Ｖ相巻線Ｖ２，端部Ｖ２ｂ，接続部Ｉ，アンプ端子ＡＴ１のＷ相端子，又、端部Ｗ１ａ，Ｗ相巻線Ｗ１，端部Ｗ１ｂ，接続部Ｄ，端部Ｗ２ａ，Ｗ相巻線Ｗ２，端部Ｗ２ｂ，接続部Ｉ，アンプ端子ＡＴ１のＵ相端子とつながる図４（ｂ）に示すデルタ結線からなる結線方式の電動機となる。
【００１３】
同様に、図３に示すように、接続部Ａ，Ｇ，Ｈを接続し、アンプ端子ＡＴ１にアンプＡｍｐ１を接続するようにして、図４（ｃ）の各相巻線が並列に接続されたスター結線からなる結線方式の電動機となり、接続部Ａ，Ｈ，Ｉを接続し、アンプ端子ＡＴ１にアンプＡｍｐ１を接続するようにして、図４（ｄ）の各相巻線が並列に接続されたデルタ結線からなる結線方式の電動機となる。
【００１４】
又、接続部Ｂ，Ｃ，Ｇを接続し、アンプ端子ＡＴ１，ＡＴ２に電流供給部のアンプＡｍｐ１，Ａｍｐ２を接続するようにすれば、図４（ｅ）に示すように、スター結線が独立に２つ形成された結線方式の電動機となる（実質的に２つの電動機が形成される）。さらに、接続部Ｂ，Ｅ，Ｆを接続し、アンプ端子ＡＴ１，ＡＴ２にアンプＡｍｐ１，Ａｍｐ２１を接続するようにすれば、図４（ｆ）に示すように、デルタ結線が独立２つに形成された結線方式の電動機となる（この場合も実質的に２つの電動機が形成される）。
上述した実施形態では、接続部Ａ〜Ｉ及びアンプ接続端子ＡＴ１，ＡＴ２を備えるものとしたが、これら接続部Ａ〜Ｉ、アンプ接続端子ＡＴ１，ＡＴ２を設けずに、単に、電動機本体１に端子台を設け、各相の独立した巻線の両端の端部を端子台に設けた端子と接続するようにしてもよい。この場合、端子台に設ける各相巻線への接続端子は、図１に示すように、端部（端子）Ｕ１ａ，Ｖ１ａ，Ｗ１ａの組、端部（端子）Ｕ１ｂ，Ｖ１ｂ，Ｗ１ｂの組、端部（端子）Ｕ２ａ，Ｖ２ａ，Ｗ２ａの組、端部（端子）Ｕ２ｂ，Ｖ２ｂ，Ｗ２ｂの組、に分け、区別して配置する。
そして、巻線を結線する際には、上述した接続部Ａ〜Ｉによる接続と同様にして、この端子台の端子間を銅線等で接続し、さらにアンプＡｍｐ１さらにはアンプＡｍｐ２を接続するようにすればよい。
【００１５】
以上のように、本実施形態においては、結線方式を変えることによって、６種類の電動機を構成することができるもので、この６種類の出力特性を図５に示す。なお、この図５で示す出力特性に付した符号（ａ）〜（ｆ）は、図３，図４に示した結線方式が異なる６種類の電動機（ａ）〜（ｆ）に対応するものである。この図５に示されるように、６種類の電動機はその特性が異なる。よって、電動機を適用する機械等にとって必要とするトルクや速度に応じて、最適な出力特性の電動機を構成するように接続部の接続を選択的に接続すればよい。
【００１６】
例えば、プレス機械に適用する場合、大きな打ち抜き力を得る必要がある場合には、高トルク特性を有する図４（ａ）に示す各相巻線を直列に接続しスター結線にした電動機とすればよく、さらには、速度も上げる必要があれば、高トルクで速度範囲が広い図４（ｅ）に示すスター結線が２組形成された電動機に構成すればよい。又、大きな打ち抜き力は小さくてよく、ヒット数を上げる必要のある場合には、速度範囲が広い図４（ｄ）の各相巻線が並列に接続されたデルタ結線の電動機に、又は、図４（ｆ）に示すデルタ結線が２組形成された電動機に構成すればよい。
【００１７】
接続部Ａ〜Ｉを選択的に接続することによって図４に示すような６種類の電動機を構成させることができ、かつ、この６種類の電動機の出力特性は図５に示すように異なるものであるから、機械に電動機を適用する際に最適な出力特性の電動機に構成して適用すればよい。しかも電動機本体１自体は１種類（この実施形態では各相巻線に２つの独立した巻線を備え、接続部Ａ〜Ｉを有する電動機）のものでよく、各種出力特性に合わせてそれぞれの電動機を個別に製造する必要がなく、１つのものを大量生産することによって、その製造コストを低下させることができる。
【００１８】
又、アンプを１つ使用する場合においても、図４，図５の（ａ）〜（ｄ）に示すように、出力特性の異なる４種類の電動機を構成可能であることから、アンプも１種類用意すればよく、この点においても生産効率をよくすることができる。
さらに、供給電圧の異なるアンプを用いることによって、出力特性の幅を変えることができる。電流容量が同じで供給電圧が２倍のアンプを用いた場合の各結線方式（図４（ａ）〜（ｆ））における電動機の出力特性を図６に示す。この図６と図５とを比較して分かるように、供給電圧を２倍とすることによって、各結線方式においても最高速度を２倍とすることができる。
【００１９】
そこで、同じ電流容量で供給電圧が異なるアンプを用いることで結線方式が異なるものでもほぼ同一の出力特性を得ることができる。例えば、日本向けが２００Ｖ仕様であることに対して、ヨーロッパ向けが４００Ｖ仕様である機械にこの電動機を適用する場合には、日本向けの２００Ｖ仕様において、結線方式（ｅ）を選択した場合、ヨーロッパ向けの４００Ｖ仕様では、２００Ｖでの結線方式（ｅ）の出力特性（図５の（ｅ）参照）とほぼ一致する、結線方式（ａ）の電動機にすれば、同等の出力特性（図６の（ａ）参照）を得ることができるものである。日本向け（２００Ｖ仕様）、ヨーロッパ向け（４００Ｖ仕様）と個々に異なった電動機を用意する必要がなく単に接続部の接続関係を変えるだけで、１つの電動機本体１のみを用意するだけでよいこと、電動機の汎用性がより一段と広がるものである。
【００２０】
又、上述した実施形態では、接続部Ａ〜Ｉは、半固定的に結線する場合について説明したが、この接続部をスイッチで構成し、スイッチを切り替えることによって結線方式（図４（ａ）〜（ｆ））を選択するようにしてもよい。又、このスイッチを電磁接触器等の自動切替スイッチで構成し、この電動機を適用した機械の動作において、速度を必要とするとき、トルクを必要とするときに応じて、電磁接触器による接続を切り替え、結線方式を変えることによって、機械動作のその時々に応じて必要な出力特性の電動機に切り替えることができる。
【００２１】
【発明の効果】
電動機本体１つに対してアンプの接続数、結線方式を変えるだけで、多数の出力特性の異なる電動機を構成することができ、出力特性に合わせて、個々の電動機を製造する必要がなく、電動機本体は１つのみ製造し、機械に取り付ける際に必要な出力特性が得られるよう、接続アンプ数、結線方式を選択するだけでよいものである。これにより、電動機本体の多量生産が可能となり、その製造コストを低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電動機の結線構成図である。
【図２】同実施形態における接続部の詳細説明図である。
【図３】同実施形態の結線方式における各接続部の接続状態を示す図表である。
【図４】同実施形態における各結線方式における電動機の結線状態を示す説明図である。
【図５】同実施形態における各結線方式における出力特性を表す図である。
【図６】同実施形態において、供給電圧を２倍にしたアンプを用いたときの各結線方式における出力特性を表す図である。
【符号の説明】
１ 電動機本体
Ａ〜Ｉ 接続部
Ｕ１，Ｕ２ Ｕ相巻線
Ｖ１，Ｖ２ Ｖ相巻線
Ｗ１，Ｗ２ Ｗ相巻線

Claims (7)

1. 固定子巻線の各相毎に少なくとも２つ以上の独立した巻線と、各巻線の両方の各端部を端子として有し、選択的に前記端子間を接続すると共に前記端子に電流供給部を接続することによって、所望する出力特性の電動機を得ることを可能にした電動機。
2. 固定子巻線の各相毎に少なくとも２つ以上の独立した巻線と、各巻線の両方の各端部と接続された端子を有する端子台を備え、選択的に前記端子間を接続すると共に前記端子に電流供給部を接続することによって、所望する出力特性の電動機を得ることを可能にした電動機。
3. 固定子巻線の各相毎に少なくとも２つ以上の独立した巻線を備え、前記各相の巻線の結線及びスター結線かデルタ結線かを選択的に結線するための接続部と、各巻線に電流を供給する電流供給部接続端子を複数備えたことを特徴とする電動機。
4. 前記巻線を接続する接続部は、各相の巻線を直列、並列又はその組み合わせを結線する接続部と、スター結線かデルタ結線かに接続するための接続部を備える請求項３記載の電動機。
5. 前記電流供給部接続端子は、各相の独立した巻線の数だけ電流供給部を接続可能に設けられている請求項３又は請求項４に記載の電動機。
6. 前記巻線を接続する接続部に切り替えスイッチが接続されている請求項３乃至５の内いずれか１項に記載の電動機。
7. 前記切替スイッチを自動切替スイッチで構成した請求項３乃至５の内いずれか１項に記載の電動機。

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