JP2657643B2 - 交流電動機の速度制御方式 - Google Patents
交流電動機の速度制御方式Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、インバータの周波数を制御して交流電動機
の固定子及び回転子に供給する電圧の周波数を変化させ
ることにより、回転方向とともに回転速度を高速度から
超低速度まで広範囲に調整する交流電動機の速度制御方
式に関するものである。
の固定子及び回転子に供給する電圧の周波数を変化させ
ることにより、回転方向とともに回転速度を高速度から
超低速度まで広範囲に調整する交流電動機の速度制御方
式に関するものである。
従来の技術 従来から、3相誘導電動機の速度制御方式として第6
図に示すように静止セルビウス方式が知られている。こ
の方式は、商用周波数〔Hz〕の商用電源からEoなる電
源電圧を3相誘導電動機IMの固定子巻線に供給し、他
方、この3相誘導電動機IMの回転子の2次巻線に発生す
る2次周波数2=s〔Hz〕の2次電圧Es=sE2(た
だし、E2は静止時の2次誘導電圧)を、シリコン整流器
RECで整流して逆変換装置(以下、インバータという)I
NVにより商用周波数〔Hz〕の電源電圧EO〔V〕の交流
に変換し、この交流を商用電源に帰還する電力を制御す
ることにより、3相誘導電動機の速度を制御している。
図に示すように静止セルビウス方式が知られている。こ
の方式は、商用周波数〔Hz〕の商用電源からEoなる電
源電圧を3相誘導電動機IMの固定子巻線に供給し、他
方、この3相誘導電動機IMの回転子の2次巻線に発生す
る2次周波数2=s〔Hz〕の2次電圧Es=sE2(た
だし、E2は静止時の2次誘導電圧)を、シリコン整流器
RECで整流して逆変換装置(以下、インバータという)I
NVにより商用周波数〔Hz〕の電源電圧EO〔V〕の交流
に変換し、この交流を商用電源に帰還する電力を制御す
ることにより、3相誘導電動機の速度を制御している。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の静止セルビウス方式では、回転子の
2次巻線からすべり周波数sの電圧を吸収して電源周
波数に変換し商用電源に帰還することにより、速度制
御するものであるから、2次抵抗制御法にくらべて効率
的であるが、負荷の大小又は変動に応じてすべりsが変
化するので、電動機の速度(1−s)No(ただしNoは同
期速度)も変動し、定格速度の50%程度までしか速度制
御をすることができない欠点があつた。
2次巻線からすべり周波数sの電圧を吸収して電源周
波数に変換し商用電源に帰還することにより、速度制
御するものであるから、2次抵抗制御法にくらべて効率
的であるが、負荷の大小又は変動に応じてすべりsが変
化するので、電動機の速度(1−s)No(ただしNoは同
期速度)も変動し、定格速度の50%程度までしか速度制
御をすることができない欠点があつた。
また、静止セルビウス方式では、3相誘導電動機の固
定子巻線に供給する電圧の周波数が商用周波数であるた
めに、3相誘導電動機の回転子も大形となり、慣性が大
で応答性を要する速度制御には適切でない欠点もあつ
た。
定子巻線に供給する電圧の周波数が商用周波数であるた
めに、3相誘導電動機の回転子も大形となり、慣性が大
で応答性を要する速度制御には適切でない欠点もあつ
た。
問題点を解決するための手段 本発明は、交流電動機AMの多相固定子巻線に供給する
第1の周波数1の電圧と、多相回転子巻線に供給する
第2の周波数2の電圧とを回転磁界が同方向になる磁
性に供給して、前記第1の周波数1又は第2の周波数
2又は両者を変化させることにより、回転方向ととも
に回転速度を超低速まで調整する交流電動機の速度制御
方式を提案したものである。
第1の周波数1の電圧と、多相回転子巻線に供給する
第2の周波数2の電圧とを回転磁界が同方向になる磁
性に供給して、前記第1の周波数1又は第2の周波数
2又は両者を変化させることにより、回転方向ととも
に回転速度を超低速まで調整する交流電動機の速度制御
方式を提案したものである。
さらに、本発明は、第1の周波数1の電圧及び第2
の周波数2の電圧ともに高周波電圧を供給することに
より、交流電動機を小形化し、応答性にすぐれた交流電
動機の速度制御方式を提案したものである。
の周波数2の電圧ともに高周波電圧を供給することに
より、交流電動機を小形化し、応答性にすぐれた交流電
動機の速度制御方式を提案したものである。
実施例1 第1図は、本発明の交流電動機の速度制御方式の第1
の実施例を示すブロツク図である。
の実施例を示すブロツク図である。
同図において、商用電源から商用周波数1〔Hz〕、
電圧Eo〔V〕の電圧を3相交流電動機AMの固定子に供給
する。他方、商用3相交流電源から供給される電圧を入
力として整流回路RECによつて直流電圧Edに変換し、そ
の直流電圧EdをインバータINVによつて、周波数2〔H
z〕、電圧E2〔V〕の3相交流電圧に変換し、この交流
電圧を3相交流電動機AMのスリツプリングを介して回転
子に供給する。固定子巻線の極数をPとすると、固定子
巻線には同期速度No1=1201/P〔rpm〕の回転磁界を生
じる。つぎに回転子巻線にスリツプリングを通じて周波
数2〔Hz〕の交流電圧を供給すると、回転子巻線には
回転子に対して同期速度No2=1202/P〔rpm〕の回転磁
界を生じる。
電圧Eo〔V〕の電圧を3相交流電動機AMの固定子に供給
する。他方、商用3相交流電源から供給される電圧を入
力として整流回路RECによつて直流電圧Edに変換し、そ
の直流電圧EdをインバータINVによつて、周波数2〔H
z〕、電圧E2〔V〕の3相交流電圧に変換し、この交流
電圧を3相交流電動機AMのスリツプリングを介して回転
子に供給する。固定子巻線の極数をPとすると、固定子
巻線には同期速度No1=1201/P〔rpm〕の回転磁界を生
じる。つぎに回転子巻線にスリツプリングを通じて周波
数2〔Hz〕の交流電圧を供給すると、回転子巻線には
回転子に対して同期速度No2=1202/P〔rpm〕の回転磁
界を生じる。
ここで2=0すなわち直流の電圧を回転子に供給す
ると、同期電動機と同様に、回転子巻線は直流励磁され
て固定子の回転磁界に同期した速度で回転する。逆に
2=1すなわち固定子巻線に供給する電圧の周波数
1と同一周波数の電圧を、回転子巻線に供給すると、回
転子巻線には、回転子に対してNo2=1202/P=1201/
P=No1すなわち、固定子巻線と同一速度の回転磁界を生
じるので、回転子は静止している。
ると、同期電動機と同様に、回転子巻線は直流励磁され
て固定子の回転磁界に同期した速度で回転する。逆に
2=1すなわち固定子巻線に供給する電圧の周波数
1と同一周波数の電圧を、回転子巻線に供給すると、回
転子巻線には、回転子に対してNo2=1202/P=1201/
P=No1すなわち、固定子巻線と同一速度の回転磁界を生
じるので、回転子は静止している。
つぎに、固定子に商用周波数1=60〔Hz〕の電圧を
供給し、回転子に周波数2=58〔Hz〕の電圧を供給す
れば、例えば極数P=4のとき、固定子巻線の回転磁界
の速度No1は、 No1=120×60/4=1800〔rpm〕 また、回転子巻線の回転磁界の速度No2は、 No2=120×58/4=1740〔rpm〕 したがつて、回転子はN2=No1−N2=60〔rpm〕 で回転する。また、2=59〔Hz〕にすれば、回転子は
30〔rpm〕で回転する。
供給し、回転子に周波数2=58〔Hz〕の電圧を供給す
れば、例えば極数P=4のとき、固定子巻線の回転磁界
の速度No1は、 No1=120×60/4=1800〔rpm〕 また、回転子巻線の回転磁界の速度No2は、 No2=120×58/4=1740〔rpm〕 したがつて、回転子はN2=No1−N2=60〔rpm〕 で回転する。また、2=59〔Hz〕にすれば、回転子は
30〔rpm〕で回転する。
このように、本発明の速度制御方法によれば、静止セ
ルビウス方式のように負荷の大小又は負荷の変動に応じ
てすべりsが変化して回転子の回転数N2=(1−s)N
o1が定まるのではなく、負荷の大小又は負荷の変動に関
係なく、固定子に供給する交流電圧の周波数1に回転
子と供給する交流電圧の周波数f2との差によってのみ定
まるので、常に予め設定した一定の速度で回転子を回転
させることができる。
ルビウス方式のように負荷の大小又は負荷の変動に応じ
てすべりsが変化して回転子の回転数N2=(1−s)N
o1が定まるのではなく、負荷の大小又は負荷の変動に関
係なく、固定子に供給する交流電圧の周波数1に回転
子と供給する交流電圧の周波数f2との差によってのみ定
まるので、常に予め設定した一定の速度で回転子を回転
させることができる。
したがつて、本発明の交流電動機の速度制御方式は、
電動機そのものは3相巻線形誘導電動機と同様の構造の
電動機を速度制御するのであるが、誘導電動機のすべり
を利用して速度を制御するのではなく、あたかも同期電
動機と同様の同期速度から定まる一定速度で回転させる
ものである。ただし、同期電動機では、回転子は直流励
磁されているので、速度制御は固定子巻線に供給する電
圧の周波数のみによつてしか制御できないのに対し
て、本発明の速度制御方式においては、回転子巻線に周
波数2の電圧を供給しているので、この2と固定子
に供給する電圧の周波数1との差によつて定まる速度
に制御することができる。
電動機そのものは3相巻線形誘導電動機と同様の構造の
電動機を速度制御するのであるが、誘導電動機のすべり
を利用して速度を制御するのではなく、あたかも同期電
動機と同様の同期速度から定まる一定速度で回転させる
ものである。ただし、同期電動機では、回転子は直流励
磁されているので、速度制御は固定子巻線に供給する電
圧の周波数のみによつてしか制御できないのに対し
て、本発明の速度制御方式においては、回転子巻線に周
波数2の電圧を供給しているので、この2と固定子
に供給する電圧の周波数1との差によつて定まる速度
に制御することができる。
なお、本発明の交流電動機の速度制御方式において、
電動機を始動させるときは、固定子巻線に供給する電圧
の周波数1と回転子に供給する電圧の周波数2とを
略同一周波数で始動を開始し、徐々に周波数1と2
とを異なる周波数に制御することによつて、特別な始動
装置を用いずに、電源又はインバータに始動時の突流過
負荷を与えずに、円滑な始動をさせることができる。さ
らに、回転子に供給する電圧の周波数f2を、固定子に供
給する電圧の周波数f1よりも大にすることによつて、回
転子の回転方向を逆転させることができる。
電動機を始動させるときは、固定子巻線に供給する電圧
の周波数1と回転子に供給する電圧の周波数2とを
略同一周波数で始動を開始し、徐々に周波数1と2
とを異なる周波数に制御することによつて、特別な始動
装置を用いずに、電源又はインバータに始動時の突流過
負荷を与えずに、円滑な始動をさせることができる。さ
らに、回転子に供給する電圧の周波数f2を、固定子に供
給する電圧の周波数f1よりも大にすることによつて、回
転子の回転方向を逆転させることができる。
実施例2 第2図は、本発明の交流電動機の速度制御方式の第2
の実施例を示すブロツク図である。
の実施例を示すブロツク図である。
同図において、商用電源から商用周波数〔Hz〕、電
圧Eo〔V〕の電圧を入力として整流回路RECによつて直
流電圧Edに変換し、その直流電圧Edを、まず第1の高周
波インバータINV−1によつて、周波数1〔Hz〕、電
圧E1〔V〕の3相高周波電圧に変換し、この第1の高周
波電圧を3相交流電動機AMの固定子に供給する。他方、
前記直流電圧Edを、第2の高周波インバータINV−2に
よつて、周波数2〔Hz〕、電圧E2〔V〕の3相高周波
電圧に変換し、この第2の高周波電圧を、3相交流電動
機AMの回転子にスリツプリングを介して供給する。
圧Eo〔V〕の電圧を入力として整流回路RECによつて直
流電圧Edに変換し、その直流電圧Edを、まず第1の高周
波インバータINV−1によつて、周波数1〔Hz〕、電
圧E1〔V〕の3相高周波電圧に変換し、この第1の高周
波電圧を3相交流電動機AMの固定子に供給する。他方、
前記直流電圧Edを、第2の高周波インバータINV−2に
よつて、周波数2〔Hz〕、電圧E2〔V〕の3相高周波
電圧に変換し、この第2の高周波電圧を、3相交流電動
機AMの回転子にスリツプリングを介して供給する。
固定子巻線の極数をPとすると、固定子巻線には同期
速度No1=1201/P〔rpm〕の回転磁界を生じる。つぎに
回転子巻線にスリツプリングを通じて周波数2〔Hz〕
の高周波電圧を供給すると、回転子巻線には回転子に対
して同期速度No2=1202/Pの回転磁界を生じる。
速度No1=1201/P〔rpm〕の回転磁界を生じる。つぎに
回転子巻線にスリツプリングを通じて周波数2〔Hz〕
の高周波電圧を供給すると、回転子巻線には回転子に対
して同期速度No2=1202/Pの回転磁界を生じる。
ここで、2=0すなわち直流の電圧を回転子に供給
すると、同期電動機と同様に、回転子巻線は直流励磁さ
れて固定子の回転磁界に同期した速度で回転する。逆
に、2=1すなわち固定子巻線に供給する電圧の周
波数1と同一周波数の電圧を回転子巻線に供給する
と、回転子巻線には、回転子に対してNo2=1202/P120
1/P=No1すなわち、固定子巻線と同一速度の回転磁界
を生じるので、回転子は静止している。
すると、同期電動機と同様に、回転子巻線は直流励磁さ
れて固定子の回転磁界に同期した速度で回転する。逆
に、2=1すなわち固定子巻線に供給する電圧の周
波数1と同一周波数の電圧を回転子巻線に供給する
と、回転子巻線には、回転子に対してNo2=1202/P120
1/P=No1すなわち、固定子巻線と同一速度の回転磁界
を生じるので、回転子は静止している。
つぎに、固定子に周波数1=1000〔Hz〕の電圧を供
給し、回転子に周波数2=998〔Hz〕の電圧を供給す
れば、例えば極数P=4のとき、固定子巻線の回転磁界
の速度No1は、 No1=120×1000/4=30,000〔rpm〕 また、回転子巻線の回転磁界の速度No2は、 No2=120×998/4=29,940〔rpm〕 したがつて、回転子はNo1−No2=60〔rpm〕で回転す
る。また、2=999〔Hz〕にすれば、回転子は30〔rp
m〕で回転する。
給し、回転子に周波数2=998〔Hz〕の電圧を供給す
れば、例えば極数P=4のとき、固定子巻線の回転磁界
の速度No1は、 No1=120×1000/4=30,000〔rpm〕 また、回転子巻線の回転磁界の速度No2は、 No2=120×998/4=29,940〔rpm〕 したがつて、回転子はNo1−No2=60〔rpm〕で回転す
る。また、2=999〔Hz〕にすれば、回転子は30〔rp
m〕で回転する。
本発明の制御方式と静止セルビウス方式との制御方式
の差異は、第1の実施例と同様であるので省略する。
の差異は、第1の実施例と同様であるので省略する。
実施例3 第3図は、本発明の交流電動機の速度制御方式の第3
の実施例を示すブロツク図である。
の実施例を示すブロツク図である。
同図において、商用3相交流電源から商用周波数1
〔Hz〕の電圧をスコツト結線された2台の単相変圧器T1
に供給し、各々の単相変圧器の2次巻線から得られる2
相交流電圧を2相交流電動機AMの固定子に供給する。他
方、商用電源から供給される電圧を入力として整流回路
RECによつて直流電圧Edに変換し、その直流電圧Edをイ
ンバータINVによつて周波数2〔Hz〕、電圧E2〔V〕
の2相交流電圧に変換し、この交流電圧を2相交流電動
機AMのスリツプリングを介して回転子に供給する。動作
原理については、第1の実施例と同様であるので省略す
る。
〔Hz〕の電圧をスコツト結線された2台の単相変圧器T1
に供給し、各々の単相変圧器の2次巻線から得られる2
相交流電圧を2相交流電動機AMの固定子に供給する。他
方、商用電源から供給される電圧を入力として整流回路
RECによつて直流電圧Edに変換し、その直流電圧Edをイ
ンバータINVによつて周波数2〔Hz〕、電圧E2〔V〕
の2相交流電圧に変換し、この交流電圧を2相交流電動
機AMのスリツプリングを介して回転子に供給する。動作
原理については、第1の実施例と同様であるので省略す
る。
実施例4 第4図は、本発明の交流電動機の速度制御方式に使用
する交流電動機の構造の実施例の断面図を示す。
する交流電動機の構造の実施例の断面図を示す。
同図において、1はブラケット、2は固定子巻線を有
する固定子、3は回転子巻線を有する回転子、4は軸で
あつて、ブラケット及び固定子を貫通し、両者から絶縁
し、図示しないブラケットの軸受に軸支されており、か
つスリツプリング及びブラシ5から図示しない外部のイ
ンバータの交流電力が供給され、さらに軸4から回転子
巻線に交流電力が供給されている。固定子巻線及び回転
子巻線は、薄形鉄心に巻線を巻くか、鉄心表面巻線をプ
リントしたものが使用できる。
する固定子、3は回転子巻線を有する回転子、4は軸で
あつて、ブラケット及び固定子を貫通し、両者から絶縁
し、図示しないブラケットの軸受に軸支されており、か
つスリツプリング及びブラシ5から図示しない外部のイ
ンバータの交流電力が供給され、さらに軸4から回転子
巻線に交流電力が供給されている。固定子巻線及び回転
子巻線は、薄形鉄心に巻線を巻くか、鉄心表面巻線をプ
リントしたものが使用できる。
実施例5 第5図は、本発明の交流電動機の速度制御方式に使用
する交流電動機の構造の他の実施例の断面図を示す。
する交流電動機の構造の他の実施例の断面図を示す。
同図において、第4図の実施例と異なる構造は、固定
子が2a,2aの2個を有し、その中間に回転子3が軸支さ
れており、回転子巻線は円板の両面に設けられており、
また固定子巻線は各固定子2a,2aの回転子3に対向する
面にだけそれぞれ設けられている。
子が2a,2aの2個を有し、その中間に回転子3が軸支さ
れており、回転子巻線は円板の両面に設けられており、
また固定子巻線は各固定子2a,2aの回転子3に対向する
面にだけそれぞれ設けられている。
本発明の交流電動機の速度制御方式はつぎの効果を有
する。
する。
(1)減速装置を使用しないで、効率的に超低速回転が
できる。
できる。
(2)低速回転まで連続的に速度制御ができる。
(3)設定した一定速度をフイードバツクなしで得られ
る。
る。
(4)固定子巻線及び回転子巻線に高周波電圧を供給す
ることにより、低速回転でありながら、小形で軽量にで
きる。
ることにより、低速回転でありながら、小形で軽量にで
きる。
(5)固定子に供給する電圧の周波数1と回転子に供
給する電圧の周波数2とを略同一周波数にして始動
し、始動後に1>2にすることにより、始動装置な
しで円滑な始動をすることができる。
給する電圧の周波数2とを略同一周波数にして始動
し、始動後に1>2にすることにより、始動装置な
しで円滑な始動をすることができる。
(6)固定子に供給する電圧の周波数1を、回転子に
供給する電圧の周波数f2よりも小にすることによつて回
転子の回転方向を逆転させることができるので、正転、
停止及び逆転の切換が容易である。
供給する電圧の周波数f2よりも小にすることによつて回
転子の回転方向を逆転させることができるので、正転、
停止及び逆転の切換が容易である。
第1図は、固定子巻線には商用周波数の3相交流電圧を
供給し、回転子にはインバータから所定の周波数の3相
交流電圧を供給する本発明の交流電動機の速度制御方式
の第1の実施例を示すブロツク図、 第2図は、固定子巻線及び回転子巻線ともにインバータ
から所定のそれぞれ異なる周波数の3相交流電圧を供給
する本発明の交流電動機の速度制御方式の第2の実施例
を示すブロツク図、 第3図は、固定子巻線には、商用周波数の3相交流電圧
を2相に変換した2相交流電圧を供給し、回転子にはイ
ンバータから所定の周波数の2相交流電圧を供給する本
発明の交流電動機の速度制御方式の第3の実施例を示す
ブロツク図、 第4図及び第5図は、それぞれ本発明の速度制御方式に
使用する交流電動機の構成を示す断面図、 第6図は従来の静止セルビウス方式を示すブロツク図で
ある。 Eo……商用電源の電源電圧、……商用電源の周波数、
IM……3相誘導電動機、AM……交流電動機、REC……整
流器、INV−1……固定子用インバータ、INV,INV−2…
…回転子用インバータ、T1……スコツト結線された2台
の単相変圧器、E1,1……それぞれ固定子用インバー
タの出力電圧及び周波数、E2,2……それぞれ回転子
用インバータの出力電圧及び周波数、1……ブラケツ
ト、2,2a……固定子、3……回転子、4……軸、5……
スリツプリング及びブラシ
供給し、回転子にはインバータから所定の周波数の3相
交流電圧を供給する本発明の交流電動機の速度制御方式
の第1の実施例を示すブロツク図、 第2図は、固定子巻線及び回転子巻線ともにインバータ
から所定のそれぞれ異なる周波数の3相交流電圧を供給
する本発明の交流電動機の速度制御方式の第2の実施例
を示すブロツク図、 第3図は、固定子巻線には、商用周波数の3相交流電圧
を2相に変換した2相交流電圧を供給し、回転子にはイ
ンバータから所定の周波数の2相交流電圧を供給する本
発明の交流電動機の速度制御方式の第3の実施例を示す
ブロツク図、 第4図及び第5図は、それぞれ本発明の速度制御方式に
使用する交流電動機の構成を示す断面図、 第6図は従来の静止セルビウス方式を示すブロツク図で
ある。 Eo……商用電源の電源電圧、……商用電源の周波数、
IM……3相誘導電動機、AM……交流電動機、REC……整
流器、INV−1……固定子用インバータ、INV,INV−2…
…回転子用インバータ、T1……スコツト結線された2台
の単相変圧器、E1,1……それぞれ固定子用インバー
タの出力電圧及び周波数、E2,2……それぞれ回転子
用インバータの出力電圧及び周波数、1……ブラケツ
ト、2,2a……固定子、3……回転子、4……軸、5……
スリツプリング及びブラシ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 輝顕 大阪市淀川区田川2丁目1番11号 株式 会社ダイヘン内 (72)発明者 山本 靖夫 大阪市淀川区田川2丁目1番11号 株式 会社ダイヘン内 (56)参考文献 特開 昭61−109494(JP,A)
Claims (3)
- 【請求項1】多相固定子と多相回転子とを有する交流電
動機の速度制御方式において、多相交流電動機の多相固
定子巻線に供給する第1の周波数f1の電圧と、多相回転
子巻線に供給する第2の周波数f2の電圧とを回転磁界が
同方向になる磁性に供給して、前記第1の周波数f1又は
前記第2の周波数f2又は両者を変化させることにより前
記両周波数の差(f1−f2)の極性と大きさとに対応して
回転方向と回転速度とを調整する交流電動機の速度制御
方式。 - 【請求項2】前記第1の周波数及び第2の周波数が高周
波である特許請求の範囲第1項に記載の交流電動機の速
度制御方式。 - 【請求項3】前記交流電動機に供給する第1の周波数f1
の電圧及び第2の周波数f2の電圧が2相交流である特許
請求の範囲第1項に記載の交流電動機の速度制御方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61197766A JP2657643B2 (ja) | 1986-08-22 | 1986-08-22 | 交流電動機の速度制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61197766A JP2657643B2 (ja) | 1986-08-22 | 1986-08-22 | 交流電動機の速度制御方式 |
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- 1986-08-22 JP JP61197766A patent/JP2657643B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPS6356194A (ja) | 1988-03-10 |
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