JP2707924B2 - Two-stator three-phase cage induction motor - Google Patents
Two-stator three-phase cage induction motorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、同一回転軸上に軸着し
た二つの回転子コアと二つの固定子とを有し、二つの固
定子がこれに対峙する回転子導体の周囲に生じる回転磁
界間に位相差を生じさせることができる二固定子誘導電
動機に関し、特にその位相切換装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has two rotor cores and two stators mounted on the same rotating shaft, and two stators are formed around a rotor conductor facing the rotor core. The present invention relates to a two-stator induction motor capable of generating a phase difference between rotating magnetic fields, and particularly to a phase switching device thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】複数固定子構成の誘導電動機は、特開昭
49−86807号公報、特開昭54−29005号公
報、特公平2−27920号公報などにより既に公知で
ある。これらの複数固定子誘導電動機は、固定子巻線相
互間に位相差を与えることにより、回転子の周りに起生
する回転磁界にズレを生じさせてトルク制御または速度
制御しようとするものである。この位相差を変化させる
方法には、機械的なものとして複数の固定子を相対的に
回動させて位相差を設けるもの、電気的なものとして固
定子巻線の結線を変えて何種類かの位相差を設けるもの
がある。2. Description of the Related Art An induction motor having a plurality of stators is already known from Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 49-86807, 54-29005, and 2-27920. These multi-stator induction motors attempt to perform torque control or speed control by providing a phase difference between stator windings to cause a shift in a rotating magnetic field generated around the rotor. . As a method of changing the phase difference, a mechanical method is used in which a plurality of stators are relatively rotated to provide a phase difference, and an electrical method in which the connection of the stator windings is changed to several types. May be provided.
【0003】以上の方法は、誘導電動機のトルクと速度
を自在に変化させて負荷に対応する場合と、始動時の速
度上昇をスムーズに行う場合等と、その負荷または用途
に応じて様々の手法を用いることになる。[0003] The above-mentioned methods are based on various methods depending on the load or application, such as when the torque and speed of the induction motor are freely changed to cope with the load, when the speed at the start is smoothly increased, and the like. Will be used.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、何種類かの
段階的な位相の変化を設けて負荷に対応するものであ
り、前記従来技術により区別すると電気的手法といえ
る。さて、前記従来技術における電気的手法は、固定子
巻線の結線を切換えて行い、位相差は電気角0゜,60
゜,120゜,180゜が実施可能である反面、その切
換に要する開閉器の数は十数個にも及ぶものであり、そ
の装置は高価となっていた。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention responds to a load by providing several types of gradual phase changes, and can be said to be an electrical method when distinguished by the above-mentioned prior art. The electric technique in the prior art is performed by switching the connection of the stator winding, and the phase difference is 0 °, 60 ° in electrical angle.
Although {120} and {180} can be implemented, the number of switches required for the switching is as large as dozens, and the device is expensive.
【0005】更に、一般の誘導電動機は、始動性改善の
目的でスターデルタ切換装置を設けたものがある。これ
は単一の固定子にもかかわらずその配線は複雑なもので
あると共に、スターデルタ切換時における負荷電流の一
時的な切断によるトルク変動が発生し、更には切換後の
負荷電流の急激な増加と発生トルクの急激な変動による
ショックは避けられないものであった。ここで従来技術
のスターデルタ切換によるトルク特性曲線を図12に示
しておく。Further, there is a general induction motor provided with a star-delta switching device for the purpose of improving the startability. This is because the wiring is complicated in spite of a single stator, torque fluctuation occurs due to temporary disconnection of the load current at the time of star delta switching, and furthermore, the load current after the switching suddenly changes. The shock due to the increase and the sudden fluctuation of the generated torque was inevitable. FIG. 12 shows a torque characteristic curve obtained by the conventional star-delta switching.
【0006】本発明は、上記従来技術で得られる結線を
切換えた各位相差におけるトルク特性を有しつつも、切
換に要する開閉器の総数を最小限で構成して、開閉器の
切換による負荷電流の切断がなく、切換前後において負
荷電流の増加と負荷トルクの変動の少ない安価な位相切
換装置を有する二固定子誘導電動機を提供しようとする
ものである。The present invention has a torque characteristic at each phase difference obtained by switching the connection obtained by the above-mentioned prior art, but also minimizes the total number of switches required for switching, and realizes a load current by switching the switches. It is an object of the present invention to provide a two-stator induction motor having an inexpensive phase switching device with little increase in load current and little fluctuation in load torque before and after switching without disconnection.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、同一回
転軸上に空間又は非磁性体部を介在して軸着した第1及
び第2回転子コアを有し、該第1及び第2回転子コアに
連通した複数個の導体を前記回転子コアの外周部に装設
してかご形に形成した一体かご形回転子と、前記各回転
子コアにそれぞれ対向して第1固定子コアと第2固定子
コアが周設され、前記第1固定子コアに巻装された第1
固定子巻線と前記第2固定子コアに巻装された第2固定
子巻線が、前記第1固定子巻線の回転磁界の位相と前記
第2固定子巻線の回転磁界の位相との間に所定の位相差
を生じるように直列デルタに接続された第1固定子及び
第2固定子と、前記第1固定子及び第2固定子の各固定
子巻線の任意の相の直列接続中点と他の2相の直列接続
中点との間に設けられたスイッチからなり、前記各固定
子巻線への通電中に前記スイッチを閉成することによ
り、前記第1固定子巻線と前記第2固定子巻線を直列デ
ルタ結線から並列スター結線に切換えて、前記第1固定
子がこれに対峙する第1回転子コアの周囲に生じる回転
磁界と、前記第2固定子がこれに対峙する第2回転子コ
アの周囲に生じる回転磁界との間の位相差を、起動時の
所定の位相差から所定電気角減少させる位相切換装置
と、前記位相切換装置のスイッチの開閉を制御する制御
装置とを有することを特徴とする二固定子三相かご形誘
導電動機が提供される。According to the present invention, there are provided first and second rotor cores which are axially mounted on the same rotation axis with a space or a non-magnetic member interposed therebetween. A cage-shaped integral cage rotor in which a plurality of conductors communicating with a two-rotor core are mounted on an outer peripheral portion of the rotor core, and a first stator opposed to each of the rotor cores; A core and a second stator core are provided around the first stator core and wound around the first stator core.
A stator winding and a second stator winding wound around the second stator core are configured to determine a phase of a rotating magnetic field of the first stator winding and a phase of a rotating magnetic field of the second stator winding. A first stator and a second stator connected in series delta so as to generate a predetermined phase difference between the first stator and the second stator, and a series of arbitrary phases of respective stator windings of the first stator and the second stator. The first stator winding comprises a switch provided between a connection midpoint and another two-phase series connection midpoint, and closing the switch while energizing each of the stator windings. A wire and the second stator winding are switched from a series delta connection to a parallel star connection so that the first stator has a rotating magnetic field generated around a first rotor core opposed thereto and the second stator has a rotating magnetic field. The phase difference between this and the rotating magnetic field generated around the second rotor core is determined from a predetermined phase difference at the time of startup. A phase switching device for reducing the electrical angle, the phase switching device for controlling the opening and closing of the switches of the control device and a secondary stator three-phase squirrel cage induction motor and having a is provided.
【0008】[0008]
【作用】本発明の固定子巻線は、始動時の結線方法が、
巻線の結線による電気的位相差を生じる直列デルタ結線
としてある。この時の巻線の結線による位相差は180
゜,120゜,60゜のいずれかが考えられる。このよ
うに結線された固定子巻線の任意の相の直列接続中点と
他の2相の直列接続中点とを短絡する短絡スイッチを設
けてある。たとえば、ある直列接続中点間を短絡する第
1短絡スイッチと他の直列接続中点間を短絡する第2の
短絡スイッチとが設けてある。第1の短絡スイッチは、
スイッチを閉じると一部の線間だけを短絡するよう設け
てあるため巻線の結線は不平衡となり、更に第2短絡ス
イッチを閉じると並列スター結線に切換わることにな
る。したがって、起動時には任意位相差を持った直列デ
ルタ結線であり、第1スイッチ投入で不平衡結線へ、更
に第2スイッチの投入で直列デルタ結線の位相差と異な
る他の位相差の並列スター結線へと切換えられる。つま
り、電気的位相差を設けた直列デルタ結線を並列スター
結線に切換えると同時に位相差も切換えられる。具体的
には直列デルタ結線から前記短絡スイッチを閉じて並列
スター結線に切換えるとそれぞれの位相差は180゜→
120゜,120゜→60゜,60゜→0゜に切換えら
れる。According to the stator winding of the present invention, the connection method at the time of starting is as follows.
It is a series delta connection that produces an electrical phase difference due to the winding connections. At this time, the phase difference due to the connection of the windings is 180.
{120} or 60}. A short-circuit switch for short-circuiting a series connection midpoint of an arbitrary phase of the stator windings connected in this way and another two-phase series connection midpoint is provided. For example, a first short-circuit switch that short-circuits a certain series connection midpoint and a second short-circuit switch that short-circuits another series connection midpoint are provided. The first short-circuit switch
When the switch is closed, only a part of the lines is short-circuited, so that the winding connection becomes unbalanced. When the second short-circuit switch is further closed, the connection is switched to the parallel star connection. Therefore, at the time of start-up, it is a series delta connection having an arbitrary phase difference, and when the first switch is turned on, an unbalanced connection is made, and when the second switch is turned on, a parallel star connection with another phase difference different from the phase difference of the series delta connection is made. Is switched. That is, the serial delta connection provided with the electrical phase difference is switched to the parallel star connection, and at the same time the phase difference is switched. Specifically, when the short-circuit switch is closed from the serial delta connection and switched to the parallel star connection, the respective phase differences become 180 ° →
120 °, 120 ° → 60 °, 60 ° → 0 °.
【0009】以上をまとめると次のように作用する。ま
ず電源を投入すると、電動機は固定子間の位相差が前記
任意位相差の直列デルタ結線で起動する。負荷は任意位
相差のトルク特性曲線により起動される。次に任意時間
経過後または任意回転数に至って第2の短絡スイッチは
開放のままで、第1の短絡スイッチを投入し不平衡によ
るトルクに変化させる。不平衡になった巻線は、その一
部の分担電圧が上昇してその分担電圧の上昇分だけトル
クが上昇する。よって負荷は不平衡になった巻線による
トルク特性で更に加速され、電動機の回転は上昇する。
最後に第1の短絡スイッチ投入から任意時間経過後また
は任意回転数に至った時、第2の短絡スイッチを投入す
ると、位相差は直列デルタ結線の位相差よりも60゜少
ない位相差の並列スター結線のトルク特性で負荷は駆動
される。In summary, the operation is as follows. First, when the power is turned on, the motor starts up in a series delta connection in which the phase difference between the stators is the arbitrary phase difference. The load is activated by the torque characteristic curve with an arbitrary phase difference. Next, after an elapse of an arbitrary time or at an arbitrary rotational speed, the second short-circuit switch is kept open while the first short-circuit switch is turned on to change the torque to unbalanced torque. In the unbalanced winding, a part of the shared voltage increases, and the torque increases by the increase of the shared voltage. Therefore, the load is further accelerated by the torque characteristic of the unbalanced winding, and the rotation of the motor increases.
Finally, when an arbitrary time has elapsed since the first short-circuit switch was turned on or when an arbitrary number of revolutions has been reached, when the second short-circuit switch is turned on, the parallel star having a phase difference of 60 ° less than the phase difference of the series delta connection. The load is driven by the torque characteristics of the connection.
【0010】[0010]
【0011】このように第1と第2の僅か2個の短絡ス
イッチの開閉だけで位相差およびトルク特性を三段階に
変更可能であり、接点数を従来技術よりはるかに少なく
することができる。また、上記説明のとおり、直列デル
タ結線で起動して、第1と第2の短絡スイッチを投入ま
たは開放するものであるから、第1と第2の短絡スイッ
チに直接始動電流に相当するような大きな電流が流れる
ことがなく第1及び第2のスイッチの接点容量は小さく
できる。しかも、第1と第2の短絡スイッチで巻線相互
の直列接続中点のみを短絡または開放するものであるか
ら、負荷電流は運転中遮断することなく、結線切換によ
り瞬時でも発生トルクが零になることはない。更に、第
1及び第2の短絡スイッチの両方を投入して使用する段
階があるので、万一開閉スイッチの事故、たとえば接点
の溶着等で一方又は両方が投入状態のままになっても焼
損等の電気的な事故発生に結びつくことはない。また第
1と第2の短絡スイッチが短絡状態となっても、固定子
巻線の結線そのものは並列スター結線になるだけであ
り、電動機の運転そのものには特に支障がない。As described above, the phase difference and the torque characteristic can be changed in three stages simply by opening and closing only the first and second two short-circuit switches, and the number of contacts can be made far smaller than in the prior art. Further, as described above, since the start is made by the series delta connection and the first and second short-circuit switches are turned on or opened, the first and second short-circuit switches are directly connected to the start current. A large current does not flow, and the contact capacitance of the first and second switches can be reduced. Moreover, since the first and second short-circuit switches short-circuit or open only the midpoint of the series connection between the windings, the load current is not interrupted during operation, and the generated torque is instantaneously reduced to zero by switching the connection. It will not be. Furthermore, since there is a stage in which both the first and second short-circuit switches are turned on and used, even if one or both of the switches remain turned on due to an accident of the open / close switch, for example, welding of contacts, etc. It does not lead to the occurrence of electrical accidents. Even if the first and second short-circuit switches are in a short-circuit state, the connection of the stator windings is merely a parallel star connection, and there is no particular problem in the operation of the motor itself.
【0012】本発明の誘導電動機を電源に接続し、第1
と第2の短絡スイッチからなる位相切換装置を接続する
際に必要とする配線数は、電源線三本、位相切換装置に
四本の計七本を必要とする。位相切換装置を電源側に設
けた場合、電動機側から七本の配線と電源側から三本の
配線とを必要とし、現場対応が難しい。ここで位相切換
装置を電動機と一体化することで、電源側からの三本の
配線で事足りることになる。一般の電動機においても大
型となると、スターデルタ始動のため六本の配線作業は
複雑となるが、本発明は2個のスイッチによる位相切換
装置により誘導電動機のトルク特性を変化させ、前記位
相切換装置を誘導電動機と一体にしたことにより配線数
は電源線の三本だけでよい。したがって現場対応は電動
機が大型になっても小形同様に電源の三本の配線と回転
方向だけ確認すればよく、配線材費用の低減と作業の簡
素化が行える。When the induction motor of the present invention is connected to a power source,
The number of wires required for connecting the phase switching device including the first and second short-circuit switches requires three power supply lines and four wires for the phase switching device, that is, seven wires in total. When the phase switching device is provided on the power supply side, seven wirings are required from the motor side and three wirings are required from the power supply side, and it is difficult to deal with on-site. Here, by integrating the phase switching device with the electric motor, three wires from the power supply side are sufficient. If the size of a general motor becomes large, the work of wiring six wires for starting the star delta becomes complicated. However, the present invention changes the torque characteristics of the induction motor by a phase switch device using two switches, and Is integrated with the induction motor, so that the number of wires is only three of the power supply lines. Therefore, even if the motor becomes large, it is only necessary to check the three wirings and the rotation direction of the power supply as in the case of a small motor, so that the cost of wiring materials can be reduced and the work can be simplified.
【0013】[0013]
【実施例】以下、本発明の二固定子三相かご形誘導電動
機の詳細を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the two-stator three-phase squirrel-cage induction motor of the present invention will be described below.
【0014】すでに本出願人は、特願昭61−1283
14号(特公平2−27920号)として本発明の構成
の一部である複数固定子からなる誘導電動機の構成、作
用の詳細な説明を行なっている。The present applicant has already filed Japanese Patent Application No. 61-1283.
No. 14 (Japanese Patent Publication No. 2-27920) describes in detail the configuration and operation of an induction motor including a plurality of stators, which is a part of the configuration of the present invention.
【0015】図1により本発明の構成の一部をなす電動
機の一実施例を説明する。符号1は本発明に係る二固定
子誘導電動機であり、該誘導電動機1は、概略、以下の
ような構成を有する。磁性材料からなる回転子コア2,
3を任意の間隔を設けて回転子軸4に装着する。回転子
コア2,3間は非磁性体コア5を介設するか、または空
間とする。回転子コア2,3に装設した複数個の導体6
のそれぞれを回転子コア2,3に連通して連結し一体的
な回転子7を形成し、その直列に連結した複数個の導体
6の両端部は短絡環8,8により短絡される。Referring to FIG. 1, an embodiment of a motor forming a part of the structure of the present invention will be described. Reference numeral 1 denotes a two- stator induction motor according to the present invention, and the induction motor 1 has the following general configuration. Rotor core made of magnetic material 2,
3 is mounted on the rotor shaft 4 at an arbitrary interval. A non-magnetic core 5 is interposed between the rotor cores 2 and 3 or a space is provided between them. A plurality of conductors 6 mounted on rotor cores 2 and 3
Are connected to the rotor cores 2 and 3 to form an integral rotor 7, and both ends of the plurality of conductors 6 connected in series are short-circuited by short-circuit rings 8 and 8.
【0016】なお、回転子7に装設された導体6相互間
は短絡されないが、接続される負荷特性の違い等によ
り、その一部のみが抵抗材9により短絡されることもあ
る。Although the conductors 6 provided on the rotor 7 are not short-circuited, only a part of the conductors 6 may be short-circuited by the resistance material 9 due to a difference in load characteristics to be connected.
【0017】回転子コア2,3に対峙する外側部に巻線
10,11を施した第1固定子12と第2固定子13と
を機枠14に並設し固定する。A first stator 12 and a second stator 13 provided with windings 10 and 11 on outer portions facing the rotor cores 2 and 3 are arranged side by side on a machine frame 14 and fixed.
【0018】また、第1固定子12と第2固定子13の
巻線10,11の結線の形態は一実施例として電気的位
相差60゜を生じる直列デルタ結線としている。The connection between the windings 10 and 11 of the first stator 12 and the second stator 13 is, for example, a series delta connection which generates an electrical phase difference of 60 °.
【0019】次に本発明の誘導電動機の実施例を図2以
降に示す。図2に示すものは本発明の誘導電動機の結線
図である。固定子巻線11の各コイルの一方の端子(U
1,V1,W1)を電源開閉装置S0を介して電源A,
B,Cに接続すると共に、他方の端子(X1,Y1,Z
1)を固定子巻線10の一方の端子(Y2,Z2,
X2)に直列接続し、また、固定子巻線10の他方の端
子(V2,W2,U2)を前記端子(U1,V1,
W1)に直列デルタ結線となるよう電源に接続してあ
る。また短絡スイッチS1の一方は、固定子巻線11の
他方の端子X1に接続し、他方は固定子巻線10の一方
の端子Z2に接続してある。また短絡スイッチS2は固
定子巻線11の他方の端子Y1と固定子巻線10の一方
の端子X2に接続してある。Next, an embodiment of the induction motor of the present invention is shown in FIGS. FIG. 2 is a connection diagram of the induction motor of the present invention. One terminal (U) of each coil of the stator winding 11
1 , V 1 , W 1 ) via power switchgear S 0 to power A,
B, C, and the other terminal (X 1 , Y 1 , Z
1 ) is connected to one terminal (Y 2 , Z 2 ,
X 2 ) and the other terminals (V 2 , W 2 , U 2 ) of the stator winding 10 are connected to the terminals (U 1 , V 1 ,
W 1 ) is connected to a power supply so as to form a series delta connection. One of the short-circuit switches S 1 is connected to the other terminal X 1 of the stator winding 11, and the other is connected to one terminal Z 2 of the stator winding 10. The short-circuit switch S 2 is coupled to one terminal X 2 of the other terminal Y 1 and the stator windings 10 of the stator winding 11.
【0020】以上の構成における作用を説明する。ま
ず、短絡スイッチS1,S2を開いた状態で電源開閉装
置S0を閉じると、固定子巻線11と固定子巻線10と
は電気的位相差60゜を有する直列デルタ結線となる。
これを図3に示す。つまり、固定子巻線11のコイルU
1〜X1の分担電圧E1とこれに対応する巻線10のコ
イルU2〜X2の分担電圧E1’が電気的位相差60゜
を有するように結線してある。またこの時の各コイルの
分担電圧は電源電圧Eabの1/2である。その他の相
についても同様である。The operation of the above configuration will be described. First, closing the power switching device S 0 with open short switches S 1, S 2, a series delta connection having 60 ° electrical phase difference between the stator windings 10 and the stator windings 11.
This is shown in FIG. That is, the coil U of the stator winding 11
1 shared voltage of to X 1 of the divided voltage coil U 2 to X 2 of E 1 and winding 10 corresponding to E 1 'is are then connected so as to have a 60 ° electrical phase difference. At this time, the shared voltage of each coil is の of the power supply voltage Eab . The same applies to other phases.
【0021】続いて短絡スイッチS1(以下スイッチS
1とする)を閉じると、固定子巻線11の端子X1と固
定子巻線10の端子Z2は短絡され、直列デルタ結線は
不平衡となる。これを図4に示す。Subsequently, a short-circuit switch S 1 (hereinafter referred to as a switch S)
When 1 to) close, terminal Z 2 terminals X 1 and the stator windings 10 of the stator winding 11 is shorted, the series delta connection becomes unbalanced. This is shown in FIG.
【0022】不平衡になると巻線の一部(V2〜Y2,
V1〜Y1)は並列となり、線間CA以外のコイルの分
担電圧は上昇する。分担電圧が上昇するとそれによって
発生トルクも上昇する。このとき得られるトルク特性
は、直列デルタ結線と次に述べる並列スター結線の中間
のトルク特性を示すものとなる。この時の分担電圧の上
昇は、後述する並列スター結線の電圧上昇に近似したも
のとなる。When unbalanced, a part of the winding (V 2 to Y 2 ,
V 1 to Y 1) becomes parallel, divided voltage of the coil other than the line CA is increased. When the shared voltage increases, the generated torque also increases. The torque characteristic obtained at this time indicates an intermediate torque characteristic between the serial delta connection and the parallel star connection described below. The increase of the shared voltage at this time is similar to a voltage increase of the parallel star connection described later.
【0023】また図4−Bは図4−Aの結線図を解り易
くするために線間の短絡、つまりスイッチS1を中心に
書き直したものである。次にスイッチS1を閉じたまま
短絡スイッチS2(以下スイッチS2)を閉じると、前
述した通り位相差は電気角0゜の並列スター結線とな
る。またこの時の結線の状態を図5に示す。[0023] Figure 4-B is shorted to interline for easy understanding of the connection diagram of FIG. 4-A, i.e. it is a rewrite about the switch S 1. Next, when the short-circuit switch S 2 (hereinafter, switch S 2 ) is closed with the switch S 1 kept closed, the phase difference becomes a parallel star connection with an electrical angle of 0 ° as described above. FIG. 5 shows the connection state at this time.
【0024】コイルU1〜X1の分担電圧をE1とし、
Eabを電源の線間電圧とすると、E1の大きさは直列
デルタ結線の場合の2/√3=1.15倍となってい
る。この電圧上昇は電源電圧変動の許容範囲内であり支
障ないが、この電圧をコイルの定格電圧として設計する
とよい。また電圧の上昇はトルク特性が向上するという
利点を有する。The shared voltage of the coils U 1 to X 1 is E 1 ,
When the E ab and the line voltage of the power source, the magnitude of E 1 has a 2 / √3 = 1.15 times that of the series delta connection. Although this voltage rise is within the allowable range of the power supply voltage fluctuation, there is no problem. However, this voltage should be designed as the rated voltage of the coil. In addition, an increase in voltage has an advantage that torque characteristics are improved.
【0025】以上のようにスイッチS1とスイッチS2
との2つの短絡スイッチにより3段階のトルク特性を設
けることが可能となる。つまり、直列デルタ結線の起動
用、不平衡接続の中速用、並列スター結線の運転用であ
りこの時の各トルク特性を図6に示す。As described above, the switches S 1 and S 2
With these two short-circuit switches, three stages of torque characteristics can be provided. In other words, FIG. 6 shows the torque characteristics for starting the series delta connection, for the medium speed connection in the unbalanced connection, and for operating the parallel star connection.
【0026】また連絡抵抗9が無い場合のトルク・速度
特性は、特願昭61−128314号で述べる通り、ベ
クトル差分の電流が流れるための連絡抵抗9がないため
に、発生トルクは連絡抵抗が有る場合に比べて低くなる
が二乗低減特性を有する負荷には有利であり、負荷特性
により抵抗材を一部に設けることもある。また位相差0
゜の時、すなわちスイッチS1,S2,を閉じた時、固
定子巻線11の他方(X1,Y1,Z1)と固定子巻線
10の一方(X2,Y2,Z2)との相間は短絡状態に
あり、接点故障等他の原因で短絡しても電動機が焼損す
る等の電気的事故は発生しない。As described in Japanese Patent Application No. 61-128314, the torque / speed characteristics when there is no communication resistance 9 are as follows. Although it is lower than in the case where it is provided, it is advantageous for a load having a square reduction characteristic, and a resistance material may be provided in a part depending on the load characteristic. Also, the phase difference 0
゜, that is, when the switches S 1 , S 2 are closed, the other (X 1 , Y 1 , Z 1 ) of the stator winding 11 and one of the stator windings 10 (X 2 , Y 2 , Z 1 ). 2 ) is in a short-circuit state, and even if a short-circuit occurs due to a contact failure or other causes, an electric accident such as burnout of the motor does not occur.
【0027】更に、位相の切換えを行うスイッチS1,
S2の開閉は、直列デルタ結線による運転中の線間の短
絡であるから開閉のため一時的に負荷電流が遮断される
ことがないこと、及び極間電圧が電源電圧の1/2であ
ることなどから結線開閉スイッチの電気的容量は小さい
ものを使用することが可能で、スイッチS1,S2によ
る位相切換装置を小型化できる。Further, switches S 1 ,
Closing of S 2, it never temporarily load current for opening and closing from a short circuit between the lines during operation due to the series delta connection is cut off, and inter-electrode voltage is at half the supply voltage For this reason, it is possible to use a small connection / opening switch having a small electric capacity, and to reduce the size of the phase switching device using the switches S 1 and S 2 .
【0028】ところで図2に示す通り短絡スイッチ
S1,S2からなる位相切換装置及び該スイッチS1,
S2の開閉を制御するための制御装置を電動機側に設け
ると、電源側から電動機への配線は三本でよく、一般の
大型電動機に見られるようなスターデルタ始動のための
複雑な配線を要することなく、低速から高速に至るまで
高トルクで運転可能な電動機とすることが可能である。By the way phase switching device and the switch S 1 consisting as shunt switch S 1, S 2 shown in FIG. 2,
The provision of control device for controlling the opening and closing of the S 2 to the electric motor side, good in three wiring to the motor present from the power source side, a complex wiring for general large electric motor such as found star-delta starting of It is possible to provide an electric motor that can be operated at a high torque from a low speed to a high speed without need.
【0029】次に位相切換装置の制御について、図7、
図8において説明する。まず図7の構成は、誘導電動機
1は開閉装置を備えた三相電源22に接続してある。ま
た誘導電動機には一体的に位相切換装置20が設けてあ
り、該位相切換装置にはタイマーからなるシーケンス回
路を組み込んだ制御装置21を接続してある。続いて図
8の構成を説明する。誘導電動機1は開閉装置を備えた
三相電源22に接続してある。また誘導電動機には一体
的に位相切換装置20が設けてあり、該位相切換装置に
はハードロジック回路等で構成された制御装置23を接
続してあると共に制御装置23には電動機の速度検出を
行う速度検出器24の信号を接続してある。Next, the control of the phase switching device will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. First, in the configuration of FIG. 7, the induction motor 1 is connected to a three-phase power supply 22 having a switching device. Further, a phase switching device 20 is provided integrally with the induction motor, and a control device 21 incorporating a sequence circuit including a timer is connected to the phase switching device. Next, the configuration of FIG. 8 will be described. The induction motor 1 is connected to a three-phase power supply 22 having a switching device. The induction motor is integrally provided with a phase switching device 20. The phase switching device is connected to a control device 23 composed of a hard logic circuit or the like, and the control device 23 detects the speed of the motor. The signal of the speed detector 24 to be performed is connected.
【0030】以上の作用を説明する。それぞれの制御装
置21,23は、タイマーによる時限又は速度検出器2
4の信号により位相切換装置20の前述した第1,第2
の短絡スイッチを開閉制御するものである。たとえば制
御装置21の場合、一般のスターデルタ始動は標準約1
0秒で切換を行うことから、位相差60゜で始動し、位
相差0゜の定常運転までの切換えを次のように行う。た
とえば、位相差60゜で始動して次の不平衡接続に切換
える時間を始動後4〜5秒、そして不平衡接続から0゜
に切換える時間を不平衡接続に切換後4〜5秒後にセッ
トして、位相切換装置20により順次60゜から0゜ま
で3段階に切換えるものとなる。言うまでもないが、負
荷によって前述した時限は最適値に変更されるべきであ
る。The above operation will be described. Each of the control devices 21 and 23 is provided with a timed or speed detector 2 by a timer.
4 and the first and second signals of the phase switching device 20 described above.
Open / close control of the short-circuit switch. For example, in the case of the control device 21, a general star delta start is about 1 standard.
Since the switching is performed in 0 seconds, the operation is started with a phase difference of 60 ° and the switching to the steady operation with the phase difference of 0 ° is performed as follows. For example, the time to switch to the next unbalanced connection starting at a phase difference of 60 ° is set to 4 to 5 seconds after the start, and the time to switch from unbalanced connection to 0 ° is set to 4 to 5 seconds after switching to the unbalanced connection. Thus, the phase switching device 20 sequentially switches three stages from 60 ° to 0 °. Needless to say, the above-mentioned time limit should be changed to an optimum value depending on the load.
【0031】また制御装置23の場合、制御装置は単純
なロジック回路か又は必要に応じてマイクロプロセッサ
を載せることもある。更に検出器24の信号を受けて、
その信号を必要に応じて変換する回路と、変換された信
号と予め定めた基準値とを比較する回路と、予め定めた
基準値を記憶させる回路と、先の比較により信号を出力
する信号出力回路等を備えるものとなる。この信号出力
回路の信号で、位相切換装置20を順次切換えて位相差
を変更してゆく。また検出器をここでは速度検出器24
としているが、回転数を検出するもの等電動機の状態を
検出する手段を用いる。In the case of the control device 23, the control device may include a simple logic circuit or, if necessary, a microprocessor. Further, upon receiving the signal of the detector 24,
A circuit for converting the signal as necessary, a circuit for comparing the converted signal with a predetermined reference value, a circuit for storing the predetermined reference value, and a signal output for outputting a signal by the previous comparison It will have a circuit and the like. With the signal of this signal output circuit, the phase switching device 20 is sequentially switched to change the phase difference. Also, the detector is a speed detector 24 here.
However, means for detecting the state of the electric motor such as one for detecting the number of rotations is used.
【0032】上記制御装置による位相切換装置の制御で
トルク特性は図9の如くなり、従来のスターデルタ切換
に比較してトルクの変動は小さく始動電流も小さく抑え
ることが可能となった。By controlling the phase switching device by the control device, the torque characteristic becomes as shown in FIG. 9, and the variation in torque is small and the starting current can be suppressed to be small as compared with the conventional star-delta switching.
【0033】ところで前記制御装置21の時限と、制御
装置23の予め定めた基準値とは、負荷トルクやGD2
と電動機の出力により決定されるものである。またそれ
ぞれの制御装置は、2個の短絡スイッチの開閉を制御す
るだけの単純なものであり、三段階の位相差を設けた誘
導電動機の制御装置として前記短絡スイッチの位相切換
装置に組み込んで構成することも可能である。By the way, the time limit of the control device 21 and the predetermined reference value of the control device 23 correspond to the load torque and the GD 2.
And the output of the motor. Further, each control device is a simple device that only controls opening and closing of two short-circuit switches, and is configured as a control device of an induction motor having a three-stage phase difference incorporated in the phase switching device of the short-circuit switch. It is also possible.
【0034】さて、前記実施例において短絡スイッチは
単純な開閉接点によるものを示したが、図10に示すよ
うに、トリガー素子等にも使用される、オフ状態からオ
ン状態に、またはその逆の切換えを行なうことのできる
素子、つまりサイリスタ又は、トライアック等の半導体
素子を含むものである。このような短絡スイッチを使用
し、たとえば、直列デルタ結線から徐々に不平衡状態に
移行させると図9にあるような切換時の小さなトルク変
動もなくなり図11に示す段差のないトルク特性とする
ことができるものである。In the above-described embodiment, the short-circuit switch is formed by a simple open / close contact. However, as shown in FIG. 10, the short-circuit switch is also used for a trigger element or the like. The device includes a device capable of switching, that is, a semiconductor device such as a thyristor or a triac. When such a short-circuit switch is used and, for example, gradually shifts from a series delta connection to an unbalanced state, a small torque fluctuation at the time of switching as shown in FIG. 9 is eliminated and a torque characteristic without a step shown in FIG. 11 is obtained. Can be done.
【0035】また、これまで三段階のトルク特性を実施
例の中心としてきたが、短絡スイッチを同時に閉じて線
間のすべてを同時に短絡する方法も負荷の状態により実
現可能であることは言うまでもなく、通常のスターデル
タ切換と異なり、切換による負荷電流の遮断がなく、複
数固定子であるから位相の切換を同時に行なえトルク特
性を始動用トルク特性から運転用トルク特性へと切換え
られる。そしてその切換装置は単純で安価に構成できる
ことは前記実施例と同様の効果を有するものとなる。Although the three-stage torque characteristic has been mainly used in the embodiment, it is needless to say that a method of simultaneously closing the short-circuit switches and simultaneously short-circuiting all the lines can be realized depending on the load condition. Unlike ordinary star-delta switching, there is no interruption of the load current by switching, and since the plurality of stators are used, the phases can be switched at the same time, and the torque characteristic can be switched from the starting torque characteristic to the operating torque characteristic. The simple and inexpensive configuration of the switching device has the same effect as the above embodiment.
【0036】[0036]
【効果】以上のように複数固定子誘導電動機のトルクの
設定は、単純な位相切換装置により三段階に設定可能と
なり、しかもそのトルクは、起動用、中速用、運転用の
三種である。これらのトルク特性は、常に可変速を必要
とする機器を除いて、定トルク特性または二乗低減トル
ク特性の始動性の改善、起動時間の低減を目的とした場
合に好適な電動機となり、インバーター等の高価な制御
装置を必要としない。また、電動機への配線も、単純に
構成される位相切換装置を電動機に一体にして構成する
ため、電動機には三本の配線でよく回転方向さえ見誤ら
なければ、誰にでも配線が可能である。As described above, the torque of the plurality of stator induction motors can be set in three stages by a simple phase switching device, and the three types of torques are for starting, medium speed, and driving. These torque characteristics are suitable motors for the purpose of improving the startability of the constant torque characteristic or the squared reduction torque characteristic, and reducing the start-up time, except for equipment that always requires a variable speed. There is no need for expensive control equipment. In addition, since wiring to the motor is configured by integrating the phase switching device, which is simply configured, with the motor, it is possible to wire the motor with anyone, as long as three wires are sufficient and the rotation direction is not misunderstood. is there.
【0037】したがって、トルクの多様化を図り低速か
ら定格回転域まで高いトルクを発生することのできる複
数固定子誘導電動機の用途の拡大と高トルクの電動機を
必要とするあらゆる分野に、更に大きく貢献できるよう
になった。Therefore, it is possible to diversify the torque and to expand the applications of the multiple stator induction motor capable of generating a high torque from a low speed to a rated rotation range, and to further contribute to any field requiring a high torque motor. Now you can.
【図1】 二固定子誘導電動機の側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view of a two-stator induction motor.
【図2】 位相切換装置の結線図である。FIG. 2 is a connection diagram of a phase switching device.
【図3】 位相差60゜における結線図である。FIG. 3 is a connection diagram at a phase difference of 60 °.
【図4】 不平衡における結線図である。FIG. 4 is a connection diagram in an unbalanced state.
【図5】 位相差0゜、並列スター結線における結線図
である。FIG. 5 is a connection diagram of a parallel star connection with a phase difference of 0 °.
【図6】 各結線におけるトルク特性曲線図である。FIG. 6 is a torque characteristic curve diagram in each connection.
【図7】 タイマーシーケンスによる制御ブロック図で
ある。FIG. 7 is a control block diagram based on a timer sequence.
【図8】 ロジック回路による制御ブロック図である。FIG. 8 is a control block diagram of a logic circuit.
【図9】 本発明の位相差切換装置を使用した時のトル
ク特性曲線図である。FIG. 9 is a torque characteristic curve diagram when the phase difference switching device of the present invention is used.
【図10】 短絡スイッチにサイリスタを使用した結線
図である。FIG. 10 is a wiring diagram using a thyristor for a short-circuit switch.
【図11】 サイリスタ等を使用した場合のトルク特性
曲線図である。FIG. 11 is a torque characteristic curve diagram when a thyristor or the like is used.
【図12】 従来のスターデルタ切換によるトルク特性
曲線図である。FIG. 12 is a torque characteristic curve diagram by conventional star-delta switching.
1 二固定子誘導電動機 2,3 回転子コア 4 回転子軸 5 非磁性体コア 6 回転子導体 7 回転子 8 短絡環 9 抵抗材 10,11 固定子巻線 12 第1固定子 13 第2固定子 14 機枠 20 位相切換装置 21 制御装置 22 供給電源側 23 制御装置 24 速度検出器 S1 第1短絡スイッチ S2 第2短絡スイッチDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Two stator induction motor 2, 3 Rotor core 4 Rotor shaft 5 Non-magnetic material core 6 Rotor conductor 7 Rotor 8 Short circuit ring 9 Resistance material 10, 11 Stator winding 12 First stator 13 Second stator Slave 14 machine frame 20 phase switching device 21 controller 22 power supply side 23 controller 24 speed detector S 1 first short-circuit switch S 2 second short-circuit switch
Claims (7)
在して軸着した第1及び第2回転子コアを有し、該第1
及び第2回転子コアに連通した複数個の導体を前記回転
子コアの外周部に装設してかご形に形成した一体かご形
回転子と、 前記各回転子コアにそれぞれ対向して第1固定子コアと
第2固定子コアが周設され、前記第1固定子コアに巻装
された第1固定子巻線と前記第2固定子コアに巻装され
た第2固定子巻線が、前記第1固定子巻線の回転磁界の
位相と前記第2固定子巻線の回転磁界の位相との間に所
定の位相差を生じるように直列デルタに接続された第1
固定子及び第2固定子と、 前記第1固定子及び第2固定子の各固定子巻線の任意の
相の直列接続中点と他の2相の直列接続中点との間に設
けられたスイッチからなり、前記各固定子巻線への通電
中に前記スイッチを閉成することにより、前記第1固定
子巻線と前記第2固定子巻線を直列デルタ結線から並列
スター結線に切換えて、前記第1固定子がこれに対峙す
る第1回転子コアの周囲に生じる回転磁界と、前記第2
固定子がこれに対峙する第2回転子コアの周囲に生じる
回転磁界との間の位相差を、起動時の所定の位相差から
所定電気角減少させる位相切換装置と、 前記位相切換装置のスイッチの開閉を制御する制御装置
と、 を有することを特徴とする二固定子三相かご形誘導電動
機。A first rotor core and a second rotor core axially mounted on the same rotation axis with a space or a non-magnetic material portion interposed therebetween;
A cage-shaped integral rotor formed by mounting a plurality of conductors communicating with the second rotor core on an outer peripheral portion of the rotor core, and forming a first cage facing each of the rotor cores; A stator core and a second stator core are provided around, and a first stator winding wound around the first stator core and a second stator winding wound around the second stator core are formed. A first delta connected in series so as to generate a predetermined phase difference between the phase of the rotating magnetic field of the first stator winding and the phase of the rotating magnetic field of the second stator winding.
A stator and a second stator, which are provided between a series connection midpoint of an arbitrary phase and another two-phase series connection midpoint of each stator winding of the first stator and the second stator; The first stator winding and the second stator winding are switched from a series delta connection to a parallel star connection by closing the switch while energizing each of the stator windings. A rotating magnetic field generated around the first rotor core opposed to the first stator;
A phase switching device that reduces a phase difference between a stator and a rotating magnetic field generated around a second rotor core facing the stator by a predetermined electrical angle from a predetermined phase difference at the time of startup; and a switch of the phase switching device. And a control device for controlling opening and closing of the two-stator three-phase cage induction motor.
電動機において、起動時における前記所定の位相差が1
80゜,120゜,60゜の何れかであり、且つ前記ス
イッチによる直列デルタ結線から並列スター結線への切
換え後の位相差がそれぞれ120゜,60゜,0゜であ
ることを特徴とする二固定子三相かご形誘導電動機。2. The two-stator three-phase squirrel-cage induction motor according to claim 1, wherein the predetermined phase difference at the time of startup is one.
80 °, 120 °, or 60 °, and the phase difference after switching from the series delta connection to the parallel star connection by the switch is 120 °, 60 °, or 0 °, respectively. Stator three-phase squirrel-cage induction motor.
電動機において、前記第1固定子及び第2固定子の各固
定子巻線の任意の相の直列接続中点と他の2相の直列接
続中点との間に設けられた2個の前記スイッチのうち何
れか一方のみを閉成したとき、第1固定子がこれに対峙
する第1回転子コアの周囲に生じる回転磁界と、前記第
2固定子がこれに対峙する第2回転子コアの周囲に生じ
る回転磁界との間に特定の位相差を生じる不平衡接続と
なることを特徴とする二固定子三相かご形誘導電動機。3. The two-stator, three-phase squirrel-cage induction motor according to claim 1, wherein a series connection midpoint of an arbitrary phase of each stator winding of the first stator and the second stator is connected to another two-phase stator winding. When only one of the two switches provided between the two series-connected midpoints of the phases is closed, the first stator causes a rotating magnetic field generated around the first rotor core facing the first stator. And an unbalanced connection that produces a specific phase difference between the second stator and a rotating magnetic field generated around a second rotor core facing the second stator. Induction motor.
電動機において、前記位相切換装置及び制御装置が、誘
導電動機の本体に一体的に装着されていることを特徴と
する二固定子三相かご形誘導電動機。4. A two-stator three-phase squirrel-cage induction motor according to claim 1, wherein the phase switching device and the control device are integrally mounted on a main body of the induction motor. Three-phase cage induction motor.
電動機において、前記制御装置が、前記スイッチの閉成
の時期を起動時から予め設定された時限に基づき制御す
るタイマー回路を有することを特徴とする二固定子三相
かご形誘導電動機。5. The two-stator three-phase squirrel-cage induction motor according to claim 1, wherein the control device has a timer circuit for controlling a closing time of the switch based on a preset time period from a start time. A two- stator three-phase cage induction motor characterized by the above-mentioned.
電動機において、前記制御装置が、前記スイッチの閉成
の時期を起動時から予め設定された回転数に基づき制御
する回転速度検出器を有することを特徴とする二固定子
三相かご形誘導電動機。6. The two-stator three-phase squirrel-cage induction motor according to claim 1, wherein the control device controls a closing time of the switch based on a preset number of revolutions from the time of activation. A two-station three-phase squirrel-cage induction motor characterized by having a heater.
電動機において、前前記第1固定子及び第2固定子の各
固定子巻線の任意の相の直列接続中点と他の2相の直列
接続中点との間に設けられた前記スイッチが、回路を開
閉可能で且つ導通量を制御可能な半導体素子で構成した
ことを特徴とする二固定子三相かご形誘導電動機。7. The two-stator, three-phase squirrel-cage induction motor according to claim 1, wherein a series connection midpoint of an arbitrary phase of each of the stator windings of the first and second stators is connected to the other. A two-stator three-phase squirrel-cage induction motor, wherein the switch provided between the two-phase series connection midpoint is constituted by a semiconductor element capable of opening and closing a circuit and capable of controlling a conduction amount.
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---|---|---|---|
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