JP2845366B2 - ２固定子誘導電動機の制動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は始動性能または始動性能とトルク特性を改善
した２固定子誘導電動機の制動装置に関する。 〔従来技術とその問題点〕 従来、一般的に使用されているかご形誘導電動機の始
動時においては、始動電流を抑制する手段としてスター
デルタ始動，リアクトル始動，始動補償器等が知られて
いるが、これ等いずれの手段も始動電流を抑制すること
ができても始動トルクを大きくすることはできない欠点
があった。また、巻線型電動機においては二次抵抗器の
抵抗値を変化させ始動トルクを大きくすること、あるい
はトルク特性を良くした可変速誘導電動機にすることは
できても、制御装置が高価であると共にブラシ，スリッ
プリングの併用を余儀なくされ、保守性に難点のあるも
のであった。 また、上記問題点に対処する技術は、例えば、特開昭
54−29005号公報に開示されている。このものは、同軸
上に設置された２組の回転子鉄心と、回転子鉄心に対向
してそれぞれ独立する固定子巻線を備えた２組の固定子
と、前記２組の回転子鉄心に跨って共通に設置され、か
つ両端にてそれぞれ短絡環を介して相互間を短絡したか
ご形誘導体と、２個の回転子鉄心間におけるかご形導体
の中央箇所にてかご形導体の相互間を短絡する高抵抗体
とを備え、始動時には固定子巻線の相互間の位相を180
°ずらせ、始動後の運転時には位相を合わせて給電する
双鉄心かご形電動機であるが、このものは、始動時に固
定子巻線の相互間の位相を180°ずらすことにより始動
トルクを大にして始動特性を向上し、運転時には固定子
巻線の相互間の位相を合わせて通常のトルク特性で運転
できる点に特徴を有するが、制動装置を備えていなかっ
たので使用範囲が限定されるものであった。 また一般的に制動装置は、逆起電力によって制動をか
けるものが存在するが、そこに発生する電力を電源に返
したり、また、抵抗などにより熱に消費する等の高価な
別の装置を必要とするという欠点を有するものであっ
た。 〔発明の目的〕 本発明は上記従来技術の欠点を改善するためのもの
で、始動トルクを改善した２固定子誘導電動機あるいは
始動トルクと中間速度におけるトルクを改善した２固定
子誘導電動機において、簡便な制動装置を加えて２固定
子誘導電動機の構成そのものを利用して、その性能を始
動・停止に亘って向上させようとするものである。 なお、本発明の２固定子誘導電動機は、単相または３
相電源等接続して使用され、回転子形態は、普通かご
形，二重かご形，深溝かご形，特殊かご形，巻線形など
のいずれの形式のものにも適用できるものであり、本発
明の説明に用いる導体とは、かご形回転子コアに装設し
た導体、および巻線形回転子コアに巻装した巻線のそれ
ぞれを総称するものであり、前記２個の固定子をそれぞ
れ並列に電源に接続すること、あるいは２個の固定子相
互を直列に接続すること、さらに、２個の固定子と、回
転子が巻線形の場合には回転子にも複数種の極数を形成
する巻線を施すこと等は、任意に選択して採用できるも
のである。 〔問題点を解決するための手段〕 上記技術的課題を達成するために本発明は、同一回転
軸に空間又は非磁性体コア部を介在して軸着した２個の
回転子コアを有し、該回転子コアに連通する複数個の導
体を設けて一体的に形成した回転子と、前記回転子コア
間の前記空間又は非磁性体コア部において前記複数個の
導体を相互に短絡連結する抵抗材と、前記２個の回転子
コアに対峙して機枠に２個の固定子コアを周設し、該２
個の固定子コアに巻線を巻装した２個の固定子と、前記
２個の固定子のうち一方の固定子がこれに対峙する回転
子の周囲に生じる回転磁界と他の固定子がこれに対峙す
る回転子の周囲に生じる回転磁界との間に位相差を生じ
させる電圧移相装置と、該電圧移相装置による始動時と
運転時の位相差を設定する始動時位相差設定手段と運転
時位相差設定手段とを設けた電圧位相差設定器と、回転
子回転速度を検出する速度検出器と、及び前記電圧位相
差設定器と速度検出器とが接続され前記電圧移相装置を
制御する制御装置とから構成する２固定子誘導電動機に
おいて、前記電圧位相差設定器に制動時の位相差を設定
する制動時位相差設定手段を装設すると共に前記制御装
置に回転磁界正逆切換装置を接続した２固定子誘導電動
機の制動装置により問題解決の手段とした。 また、前記電圧移相装置を、２個の固定子のうち少な
くとも１個の固定子を回転子と同心的に回動自在に形設
した回動固定子と該回動固定子を回動する駆動装置とか
ら構成し、前記制御装置に前記回動固定子に関連して設
けた回動位置検出器を接続すること、あるいは前記電圧
移相装置を、２個の固定子に巻装した巻線をスイッチに
より切り換えて位相を変化させる位相切換スイッチで構
成することにより前記手段をより効果的に作用させるこ
とができる。 〔作用〕 本発明に係る２固定子誘導電動機によって、電圧移相
装置を付設した固定子に対峙する回転子導体部分に誘起
する電圧とその他の固定子に対峙する回転子導体部分に
誘起する電圧とに位相の差を生じさせて、すなわち、回
転子導体に誘起する電圧を制御してトルク特性を変える
ことができる。 また、２個の回転子コア間において、複数個の導体を
任意の電圧が加わると通電する抵抗材により連結してあ
るから、起動時あるいは中間速度において前記抵抗材を
介して電流が導体間に流れ強力な回転トルクを出すこと
ができる。 そして、停止時にあっては、前記回転磁界正逆切換装
置によって回転磁界の向きを切換えると、回転子と回転
磁界の回転方向が逆となって逆向きのトルクが作用し
て、回転中の電動機に逆起動力による発電制動がかかる
が、この際本発明の特徴として、前記電圧移相装置によ
って２個の固定子のそれぞれに対峙する回転子の周囲に
生じる回転磁界の位相に、あらかじめ設定したずれを生
じさせておくことにより、前記抵抗材を介して導体間に
発電制動による電流を流すことができるので、この抵抗
材によって過大な電流が流れるのを抑制することができ
ると共に、大きな制動トルクを得ることができる。ま
た、この制動トルクは、電圧位相差設定器（制動時位相
差設定手段）によって調節が可能であり、小さな制動ト
ルクを得ることも可能である。またこれらの一連の制動
工程は、制御装置により自動化された。 この顕著な作用は２固定子誘導電動機特有の前記電圧
移相装置および前記抵抗材がなければ得られないもので
あり、本発明により運転中の負荷に大きな制動トルクを
作用させて停止させることが可能となり、その実施にお
いては簡便な装置で安価に、しかも２固定子誘導電動機
の構成のままで実現可能である。 〔実施例〕 本発明の実施例を第１図〜第14図に基づき説明する。 第１図〜第３図により本発明の１実施例を説明する。
符号１は本発明による２固定子誘導電動機であり、該２
固定子誘導電動機１は以下のような構成を有する。磁性
材料からなる固定子コア2.3を任意の間隔を設けて回転
子軸４に装着し、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。複数個の導体６…を回
転子コア2,3に連通して装設し一体的な回転子７を形成
し、その複数個の導体６…の両端部は短絡環8,8により
短絡される。また、回転子コア2,3および非磁性体コア
５に回転子７の両側部10,11に連絡する複数個の通風胴1
2…を設け、通風胴12…から直交状に回転子７の外周部
に貫通する複数個の通気孔13…を穿設してある。回転子
７に装設された導体…６は、回転子コア2,3間の非磁性
体コア５部において、抵抗材９を介して、即ちニクロム
線，炭素混入鋼，通電性セラミック等からなる抵抗材９
を介して連結してある。円筒状の機枠14の両側部に設け
た軸受盤15,16を連結棒17…にナット18…を締めること
により一体的に組付ける。回転子７の両側部に冷却用翼
車19,20を装着し、回転子軸４の両端部を軸受盤15,16に
嵌装した軸受21,21に軸支し、回転子７を回転自在とし
てある。 回転子コア2,3に対峙する外側部に巻線22,23を施した
第１固定子24と第２固定子25を機枠14に並設し、機枠14
と第１固定子24との間にすべり軸受27を装設し、すべり
軸受27を機枠14に嵌装したストップリングによって固定
し、第２固定子25は固定環28により機枠14に固定する。
第１固定子24の一側外周面にはギヤー29を嵌着してあ
る。機枠14の外周部に固設した小型モーター30に駆動用
歯車31を軸着し、該駆動用歯車31は第１固定子24に嵌着
したギヤー29に係合される。このように構成することに
より、第１固定子24は小型モーター30の作動によって回
転子７と同心的に回動して回動固定子を構成する。そう
して、第１固定子24の回動と第２固定子25とによって電
圧移相装置が構成される。 機枠14の外周部に送風口34と排風口35を穿設し、排風
口35にはモーター37を有する排風機36を固着し、空間部
38の空気を機枠14外に流通させる。また、回転子軸４と
一体的に回転する冷却用翼車19,20を通風口32より空気
を取り入れて側部10,11、通風胴12、通気口13に空気を
流通させるために設けてある。33は空気流通のための通
気口で、機枠14の第１固定子24と、第２固定子25に対峙
する部分に穿設してある。 次に、第２図を参照して第１固定子24の回動位置を検
出する手段の構成について説明する。回動する第１固定
子24の外周に磁気体39を固設し、磁気体39に対向する機
枠14の任意の部位に複数の磁気センサー40a〜40d等より
なる回動位置検出器40…を設け、第１固定子24の回動位
置を表示する回動位置表示器41を備える制御装置42と連
絡する。43は第１固定子24の回動の開放またはロックを
行うためのソレノイドであるが、固定子の回動の開放お
よびロックは公知の任意の作動機構により行うことがで
きる。回動機構および回動位置検出装置の別実施例を第
３図を参照して説明する。 機枠14に固着した軸受44には回動軸45と一体的に回転
するウォームギヤ46を設けた回動軸45が回転自在に設け
られ、該回動軸の一端には正逆に回転する回動用のパル
スモーター47を回動軸45と同心に設けて該パルスモータ
ー47が機枠14に固着される。 符号51は電圧位相差設定器であり、該設定器は始動時
位相差設定ツマミ52A、制動時位相差設定ツマミ52Bおよ
び運転時位相差設定ツマミ53を有し、始動時位相差設定
ツマミ52Aで始動時にそれぞれの導体６…に誘起する電
圧の位相差が負荷特性に応じて設定し、一定時間経過後
または回転子７が任意の回転数に達した後、運転時位相
差設定ツマミ53で設定した位相差に切換わるように構成
する。また、電動機の停止時には制動時位相差設定ツマ
ミ52Bで設定した位相差に切換えて制動して回転を停止
する。 次に、第１固定子24と第２固定子25のそれぞれに巻装
した巻線22,23の結線について第4,5図に基づいて説明す
る。第４図に示すものは、第1,第２固定子24,25のそれ
ぞれに施した巻線22,23を直列スター結線とし、回転磁
界正逆切換装置26を介して電源に接続したものである。
即ち、第１固定子24の巻線22の端子A,B,CをスイッチM₁
を介して商用３相電源A,B,Cに、またスイッチM₂を介し
て３相電源A,C,Bに連通すると共に、巻線22の端子a,b,c
を第２固定子25の巻線23の端子A,B,Cに連結し、巻線23
の端子a,b,cを短絡して連結してある。第５図に示すも
のは第1,第２固定子24,25の巻線22,23を直列に連結して
商用３相電源に回転磁界正逆切換装置26を構成するスイ
ッチM₃，M₄を介してデルター接続したものであるがその
詳細な説明は省く。なお、第５図の6A,6Bは回転子コア
2,3に巻装した巻線型回転子の結線を示し、第６図に示
すものは回転子コア2,3に巻装した巻線型回転子の結線
の別実施例図である。 以下に、上記構成における作用を説明する。 第１固定子24の巻線22に商用３相電源から通電する
と、固定子24,25に回転磁界が生じて回転子７に電圧が
誘起され、回転子７の導体６…に電流が流れて回転子７
は回転する。第２固定子25に対して第１固定子24の回動
量をゼロとしたときには、それぞれの固定子24,25によ
り、回転子７の導体６…部分に誘起する電圧には位相の
ずれがなく、その詳細は後述する如く抵抗材９には電流
が流れないので、この状態では一般の誘起電動機と同一
のトルク特性を持つものである。 次に、小型モーター30を作動して、第１固定子24を位
相角でθだけ回動した場合について説明する。第１固定
子24と第２固定子25が作る回転磁界の磁束φ₁，φ₂の位
相は回転子７の任意の導体６に関してはθだけずれてお
り、そのため第１固定子24と第２固定子25により回転子
７の導体６…に誘起される電圧₁，₂の位相はθだけ
ずれることになる。今、第２固定子25によって回転孔７
の導体６…に誘起される電圧₂を基準とし、該電圧を
₂＝SEとする。ここでＳはすべり,Eはすべり１のとき
の誘起電圧である。このとき第１固定子24によって導体
６…に誘起される電圧₁は，₁＝SEε^ｉθとなる。 第７図に示すものは、複数個の導体６…を短絡する抵
抗材９…が装着されていない場合の回転子７のすべりＳ
と、回転子入力の有効電力Ｐとの関係を示すもので、電
圧の位相がθ＝０°のとき、有効電力Ｐは最大となり、
０°＜θ＜180°のときはそれよりも小さなものとな
る。ここで導体６…の抵抗およびインダクタンスをＲお
よびＬとし、電源の角周波数をωとすれば、有効電力Ｐ
の極大値は Ｓ＝（R/ωＬ）のとき現われる。 有効電力Ｐは誘導電動機の駆動トルクと比例するの
で、第１固定子24を回動させることによって回転子７に
誘起する電圧を調整し、回転子の速度を制御することが
できるが位相差が大きくなるに従って急激にトルクが低
下して実用に供しないものである。 次に、導体６を抵抗材９によって連結した場合、回転
子７の導体６…の短絡環８から抵抗材９までのそれぞれ
の抵抗をR₁，R₂、またインダクタンスをL₁，L₂とし、電
源の角周波数をωとし、各導体６…のそれぞれを短絡す
る抵抗材９の抵抗をｒとすれば、回転子７の電気的等価
回路は第８図のようになり、符号I₁，I₂，I₃は各枝路を
流れる電流を示すものである。 次に、第８図に示すものを両固定子24,25側からみた
等価回路に変換すると第９図のようになり、R₁＝R₂，L₁
＝L₂でθ＝０°のときにはI₃＝I₁−I₂＝０となり抵抗材
ｒには電流が流れないことになる。このことはθ＝０°
のときにはトルクＴはｒがないときの値に等しいことを
意味している。従って、θ＝０°のときは従来の誘導電
動機と同一のトルク特性を持つことになる。 次に、R₁＝R₂，L₁＝L₂でθ＝180°のときには、I₁＝
−I₂，I₃＝I₁−I₂＝2I₁となり、従来の誘導電動機にお
いて回転子導体６…の抵抗をR₁＋R₂＝ＲとすればＲはＲ
＋2rに増加したと同様な結果となっている。 次に、第１固定子24と第２固定子25のそれぞれに巻装
した巻線22,23を直列に接続した作用につき説明する。 巻線22,23を直列に接続してあるために、巻線22に商
用３相電源から入力して巻線22,23間に電流は流れる
が、仮に巻線22,23のそれぞれの抵抗の相違あるいは両
固定子24,25の容量の大きさに相違があっても、それと
は無関係に、それぞれの巻線22,23に流れる電流の大き
さは等しく、したがって第１固定子24と第２固定子25の
それぞれから回転子７の導体６…に誘起して流れる電流
の大きさが等しくなる作用と、第１固定子24と第２固定
子25の回動差、即ち回転磁界の磁束に生じる位相のずれ
に応じて両固定子24,25のそれぞれから回転子７の導体
６…に流れる電流の大きさが等しくなるという強制力が
生じる作用と、両固定子24,25間の回転磁界の位相差に
起因するベクトル差分の電流は複数個の導体６…のそれ
ぞれを抵抗材９を介して必然的に流れるという強制力が
生れる作用との相乗効果により、第10図に示す、すべり
とトルクの関係を示すトルク特性のように効率の改善と
それぞれの変速領域において大きなトルクを出すことが
でき、負荷を連結した状態においてもそれぞれの速度領
域ごとに起動を容易とするもので、負荷の起動特性に順
応して滑らかな起動とすること、あるいは高出力で起動
すること等任意に使い分けができ、起動・停止を頻繁に
反復する動力源に最適に対応できる。上記のように回転
子７の変速は、第１固定子24を回動することにより位相
のずれを制御して回転子７の導体６…に流れる電流を増
減に変化させる制御のみで回転子７の回転速度を任意に
変速することができる。 なお、巻線22,23を直列に連結した第１固定子24と第
２固定子25の回転磁界によって回転子７の導体６…に誘
起して流れる電流の大きさに対し、複数個の導体６…間
に抵抗材９…を介して短絡して流れる電流の比率は、抵
抗材９…の抵抗値ｒおよびすべりとは無関係にＰθ（Ｐ
＝極対数、θ＝位相角）の値によって決定され、（上記
比率は、Ｐθ＝πが最大でＰθ＝０でゼロとなる）Ｐθ
が一定であれば、一般の巻線形誘導電動機の二次挿入抵
抗を一定とした場合と同様のすべりとトルク特性にな
り、Ｐθが小になると回転子７の導体６…に流れる電流
の比率が小となり、Ｐθを小さくすることは一般の巻線
形誘導電動機の二次挿入抵抗を小さくすることと同等の
作用をすることとなる。そして両固定子24,25に定格電
流を流した場合において、位相差θを任意に変えてもす
べり値の選定と連結材９の抵抗値の設計次第により、最
高速度の持つ定格電流と定格トルク特性とを、それぞれ
の変速領域においてもほぼ同時に作用させることができ
る。また、第1,第２固定子24,25の巻線22,23を直列に連
結してあっても、仮に導体６…間に抵抗材９を設けない
で短絡していない場合は、位相差を大きくすると回転子
導体６…にはほとんど電圧が誘起されない状態となり、
両固定子24,25の巻線22,23それぞれを並列に電源に連結
したものよりも効率，トルクは低下する現象となる。 上記に対し、第１固定子24と第２固定25の巻線22,23
のそれぞれを並列に商用３相電源に連結した場合には、
第１固定子24と第２固定子25の巻線22,23に入力する電
圧は等しく、両固定子24,25のそれぞれから回転子７の
導体６…に誘起する電圧は同等でその電圧の位相はＰθ
だけ異なり、複数個の導体６…間を抵抗材９…を介して
流れる電流は、（1/2）×（第1,第２固定子のそれぞれ
から回転子導体に誘起した差電圧）÷（抵抗材９…の抵
抗値）にほぼ比例した電流となる。しかしながら、回転
子７の導体６…には抵抗材９…に流れる電流の他に（第
1,第２固定子の回転子導体に誘起する和電圧）÷（回転
子導体のインピーダンス）にほぼ比例して電流が重畳し
て流れる。（上記和電圧は、Ｐθ＝πがゼロで、Ｐθ＝
０で最大となり、回転子導体のインピーダンスは導体の
抵抗と二次漏れリアクタンスのそれぞれよりなるのです
べりによって異なる）したがって、回転子７の導体６…
に流れる電流の大きさに対し、複数個の導体６…間を抵
抗材９…を介して流れる電流の比率は、Ｐθが一定でも
すべりおよび抵抗値によっても異なり、Ｐθを一定とし
た場合のすべりとトルク特性は、一般の巻線形誘導電動
機の二次挿入抵抗を一定とした場合の特性と、一般の誘
導電動機の一次電圧を制御した場合の特性とを混合した
第11図に示す特性となる。この特性は、第1,第２固定子
24,25の巻線22,23を直列に連結した場合の特性に対して
ある特定の負荷特性の場合には速度制御の範囲が狭くな
るものであるが、低減トルク特性の負荷の場合には直列
接続の場合とほぼ同等の広範囲で使用できるものであ
る。 上記回転子７の回転により、軸受盤15,16に穿設した
通風口32から冷却用翼車19,20により機枠14内に外気を
吸引し、冷却用翼車19,20により第1,第２固定子24,25、
巻線22,23に通風して冷却し、また通風胴12…を介し通
気孔13…に流通させる風により回転子コア2,3、導体６
…、抵抗材９…等を冷却してそれぞれの機能を安定的に
作用させる。また、第1,第２固定子24,25の回動は小型
モーター30をスイッチにより正・逆回転させて行うが、
小型モーター30に限定されるものではなく他の正逆転モ
ータでも、また気体，液体シリンダー等によるサーボ機
構等任意の駆動装置を転用できるものである。そして、
固定子を回動する駆動装置の作動速度に関連して、固定
子の回動を任意の回動速度にし、回転子７の回転速度の
変化速度を制御することができる。 第３図に示す駆動装置はパルスモーター47とギヤー29
に係合したウォームギヤ46から成り、パルスモーター47
に制御装置42から送るパルス数とパルス間隔で回動量と
回動速度が制御できる。この実施例ではウォームギヤが
回動の固定の機能を持つものである。 定常運転状態となった回転子を駆動装置を介して停止
に至らしめる場合の作用について第12図を参照して説明
する。第12図はすべりＳが０〜１のいわゆる電動機とし
て使用する場合と、すべりＳが１〜２のいわゆる制動機
として使用する場合のすべりとトルクを示すグラフであ
り、電圧位相差を０°,30°,60°.90°,120°とした場
合の比例推移した曲線を示している。制動は回転磁界正
逆切換装置26のスイッチを操作して、固定子巻線22,23
に入力している３相電源の相入れ替えで行う。すなわ
ち、３相のうち２相の結線を入れ替えて逆回転する回転
磁界を作用させる。今、出力トルクT₁、すべりS₁で回転
している電動機は２個の固定子間で90°の電圧位相差で
制御されている。回転磁界正逆切換装置26を操作して逆
回転磁界を作用させるとすべりは１＋S₁＝S₂となり、T₂
の制動トルクが働く、また、位相差を設けることは巻線
型誘導電動機の２次挿入抵抗を調節することと同様に、
すべりとトルクが比例推移するが同時に電流も比例推移
して変化するので任意の位相差を設けて制動すると小さ
な電流値で大きな制動トルクを得ることができる。この
逆回転磁界を与える時間は電動機が停止するまでの短時
間であり、電動機の回転子に設けた回転速度検出器54と
回転磁界正逆切換装置26を制御装置42を介して連結し、
回転速度検出器54からの停止信号により制御することが
できる。 第13図は電圧位相装置の別実施例を示すものであり、
２個の固定子を回動することなく、任意の固定子に巻装
した巻線に位相切換用スイッチを連結して電圧位相装置
に形成したものである。 第1,第２固定子24,25のそれぞれに施した巻線22,23の
それぞれには、端子U₁，V₁，W₁およびX₁，Y₁，Z₁を設
け、第２固定子25の巻線23の端子U₁，V₁，W₁は回転磁界
正逆切換装置26を構成するスイッチS₁，S₁₀を介してそ
れぞれ商用３相電源U,V,Wに連結し、巻線22と巻線23と
を直列に連結する連結行程路48と、巻線22と商用３相電
源との連結行程路49とに位相切換スイッチを複数個介設
して電圧位相装置50を構成する。 即ち、巻線23の端子X₁，Y₁，Z₁を巻線22の端子U₁，
V₁，W₁に位相切換スイッチS₂を介して連結し、以下同様
に巻線23の端子X₁，Y₁，Z₁をスイッチS₃を介して巻線22
の端子Y₁，Z₁，X₁に、スイッチS₄を介して巻線22の端子
W₁，U₁，V₁に、スイッチS₅を介して巻線22の端子X₁，
Y₁，Z₁に連結してある。また、巻線22の端子X₁，Y₁，Z₁
は位相切換スイッチS₆を介して３相電源V,W,Uに接続す
ると共に位相切換スイッチS₈を介して３相電源W,U,Vに
接続する。巻線22の端子U₁，V₁，W₁は位相切換スイッチ
S₇を介して３相電源U,V,Wに接続すると共に位相切換ス
イッチS₉を介して３相電源V,W,Uに接続する。 以下に上記実施例における作用を第１図を併用して説
明する。 先ず、巻線23側のスイッチS₁を投入し、また位相切換
スイッチS₂，S₆を投入して他を開放すると、巻線23と巻
線22とは連結行程路48に介設した位相切換スイッチS₂を
介して通電し、その電流は位相切換スイッチS₆を介して
商用３相電源に流れ、巻線23,22のそれぞれに入力する
電圧の位相は同相となり、最高回転速度となる。次い
で、スイッチS₁を投入のままとして位相切換スイッチ
S₃，S₇を投入しその他のスイッチを開放すると、巻線2
3,22のそれぞれに入力する電圧の位相は60°ずれたもの
となり、それぞれの位相が同相のときよりも低回転速度
となる。 次いで、スイッチS₁を投入のままとして位相切換スイ
ッチS₄，S₈を投入し他のスイッチを開放すると、巻線2
3,22それぞれの位相は120°ずれて、位相のずれが60°
のときよりもさらに低回転速度となる。さらに最低回転
速度とするときには、スイッチS₁を投入のままとし、位
相切換スイッチS₅，S₉を投入し他のスイッチを開放する
と、巻線22,23のそれぞれに入力の電圧の位相は180°ず
れ、位相のずれに応じた回転速度となる。 上記したように電圧移相装置50を構成する位相切換ス
イッチS₂〜S₆を適宜操作することにより、位相のずれを
０°,60°,120°,180°に設定でき、効率のよい起動位
相差、制御位相差および運転位相差を設定し、制御を行
うことができる。 電圧位相装置50を位相切換スイッチとしたこの実施例
における特徴は、無段階的に始動時および制動時位相差
と運転時位相差の設定制御はできないが、位相の切換に
より多段階的に迅速に始動時位相差から運転時位相差に
切換えることができ、また、多段階的に迅速に制動時位
相差に切換えることができる点にある。 次に、第14図に示すブロック図により、２固定子誘導
電動機１の起動・運転自動制御の一実施例を説明する。 入出力回路56,制御回路57,演算回路58,記憶回路59等
からなる制御装置42の入力側に、始動時位相差設定ツマ
ミ52A、制動時位相差設定ツマミ52Bおよび運転時位相差
設定ツマミ53から成る電圧位相差設定器51と、回転子軸
４に装着した速度表示器55を備えたタコゼネレーター等
の速度検出器54と、第１固定子24の回動位置を検出する
回動位置検出器40と、機枠14内の適所に装着した温度検
出器60及び、回動速度設定器61とディスプレイを備えた
キーボード62とを連結し、制御装置42の出力側には回転
磁界正逆切換装置26と、小型モーター30と、導体6,抵抗
材９等を冷却放熱する排風機36のモーター37およびソレ
ノイド43を連結してあり、電圧位相差設定器52,回動速
度設定器61またはキーボード62から制御装置42の記憶回
路59には以下のような制御値が入力される。即ち、始動
時位相差値，制動時位相差値，運転時位相差値，回動速
度設定値、そして、位相差０°〜180°に対応する第１
固定子24の回動角（電気角で０°〜180°）を検出する
回動位置検出器40の検出値と、温度検出器60の検出する
温度に対してモーター37を増減に制御する基準温度設定
値等を入力してある。 運転開始に際して、キーボード62から運転準備のキー
を入力すると、第１固定子24の現在の回動位置を回動位
置検出器40が検出すると共に、電圧位相差設定器51の始
動時位相差設定ツマミ52Aにより設定され、回転子軸４
に連結した負荷の起動特性に適合する任意の始動時位相
差値を制御装置42の記憶回路59から出力する信号を受け
てソレノイド43を作動して第１固定子24に嵌着したギヤ
ー29のロックを解除し、小型モーター30を作動させて第
１固定子24を回動させ、所望の始動時回動位置に至ると
小型モーター30は自動停止して２固定子誘導電動機１は
回転を開始する。回転を開始して任意時間経過後又は、
回転子７の回転数が設定回転数に達した後、運転時位相
差設定ツマミ53により設定された運転時位相差値に移相
する信号が送られ、小型モーター30が回動開始する。 ２固定子誘導電動機１の速度変化の加速度は小型モー
ター30の回動速度に関連するが、２固定子誘導電動機１
に連絡される負荷の種類によりあらかじめ回動速度が設
定されているので、小型モーター30の回動速度が制御さ
れると、２固定子誘導電動機１の変速速度が任意に調整
されるものである。 そして、定常運転となった電動機を制御停止するに
は、回転磁界正逆切換装置26を切換えて制動時位相差値
で設定された制動時位相差に移相する信号が出力され、
回転子に制動トルクを作用させ、回転子を迅速に停止に
至らしめ、停止と同時に回転磁界を解くものである。 なお、始動時位相差設定器と制動時位相差設定器を有
し、運転中は回転子の回転数で制御することや、位相差
なしで運転することなど随意である。また、本発明の２
固定子誘導電動機に従来公知の極数変換装置やスターデ
ルター起動装置を組合せることも可能であり、電動機の
始動・運転の速度範囲を拡大するとともに高効率域での
使用が可能となる。 本発明の実施例は主としてかご形回転子をもつ２固定
子誘導電動機によって詳説したが、これに限定されるも
のではなく、巻線形回転子でもよく、その場合には第５
図，第６図に示すように一般的には回転子コア間におい
てそれぞれの回転子コアに巻装された巻線の各相間が短
絡されている。 また、２個の固定子のそれぞれに複数種の極数を形成
する巻線を施して該巻線の端子に極数切換スイッチを連
結することを併用して制動性をより高める場合もある。
そして、前記固定子のそれぞれに巻装した巻線の結線を
デルタ結線，スター結線のいずれかに切換自在とするス
イッチを設けて制動性をより高める場合もある。 さらに、２個の固定子のそれぞれに巻装された巻線が
相互に直列に接続されていること、２個の固定子のそれ
ぞれに巻装された巻線のそれぞれが電源に並列に接続さ
れることもある。なお、前述のように固定子巻線が互い
に直列に連結された場合には、電動機あるいは制動機と
してのトルク特性が特に優れたものになる。 なお、２個の固定子にすべて同じ向きの回転磁界を生
じさせるのでなく、回転磁界正逆切換装置を適宜配置し
て２個の固定子のうち一方だけに回転子の回転とは逆向
きの回転磁界を生じさせること、あるいは２個の固定子
のいずれかに他の固定子とは逆の向きの回転磁界を生じ
させることにより回転子に制動力を働かせるか、又は回
転子をロックすることもある。この場合もやはり正回転
磁界を生じさせる固定子を逆回転磁界を生じさせる固定
子との間では位相のずれを設けておき、すなわち、正回
転磁界を生じる固定子に対峙する回転子導体部分に誘起
する電圧と逆回転磁界を生じる固定子に対峙する回転子
導体部分に誘起する電圧には位相の差が生じるようにし
ておき、回転子コア間においては導体を連結する抵抗材
に電流を流して抵抗を作用させるのが一般的である。 〔発明の効果〕 上記に説明した如く、本発明によれば、２個の固定子
のうち任意の固定子に関連して電圧移相装置を設け、２
個の回転子コアに連通して装設した回転子導体に誘起す
る電圧に位相の差を生じさせ、複数個の導体間を抵抗材
で連結した構成の２固定子誘導電動機は、制動時位相差
設定器を装設し回転磁界正逆切換装置を付設した構成に
より、起動時に大きなトルクを出し、そして位相差を制
御して運転状態とするものや、起動トルクを調整して起
動し、任意に速度制御して運転状態とする特徴を有し、
本発明においてはこの２固定子誘導電動機において、停
止制動時に電圧移相装置によって位相差を設け、回転磁
界正逆切換装置によって回転磁界の向きを回転子の回転
とは逆方向に切換えるようにして、逆起電力により流れ
る電流は導体間に介設した抵抗材を介して導体間に流れ
るので、過大な電流が流れるのを抑制するとともに、大
きな制動トルクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図〜第14図は、本発明の実施例図であり、第１図は
２固定子誘導電動機の側断面図、第２図は固定子の回動
機構と回動位置検出機構を示す側断面図、第３図は回動
機構にパルスモーターを用い回動位置検出を記憶演算回
路で行う実施例図、第４図，第５図は両固定子に巻装し
た巻線の結線図、第６図は回転子巻線の結線例図、第７
図は回転子のすべりと有効電力の関係を示す図、第８図
は回転子の電気的等価回路図、第９図は固定子側からみ
た電気的等価回路図、第10図は固定子巻線を直列に連結
した場合速度とトルクの関係を示すトルク特性図、第11
図は固定子巻線を並列に電源に接続した場合の速度とト
ルクの関係を示すトルク特性図、第12図は固定子巻線を
直列に連結した場合のすべり０〜２の範囲のすべりとト
ルクの関係を示すトルク特性図、第13図は電圧移相装置
を位相切換スイッチで構成した結線図、第14図は自動制
御の構成を示すブロック図である。 １…２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…導体、6A,6B…回転子巻
線、７…回転子、８…短絡環、９…抵抗材、10,11…側
部、12…通風胴、13…通気口、14…機枠、15,16…軸受
盤、17…連結棒、18…ナット、19,20…冷却用翼車、21
…軸受、22,23…巻線、24…第１固定子、25…第２固定
子、26…磁界正逆切換装置、27…すべり軸受、28…固定
環、29…ギヤー、30…小型モーター、31…駆動用歯車、
32…通風口、33…通気口、34…送風口、35…排風口、36
…排風機、37…モーター、38…空間部、39…磁気体、4
0,40a,40b,40c,40d…回動位置検出器、41…回動位置表
示器、42…制御装置、43…ソレノイド、44…軸受、45…
回動軸、46…ウオームギヤー、47…パルスモーター、48
…連結行程路、49…連結行程路、50…電圧移相装置、51
…電圧位相差設定器、52A…始動時位相差設定ツマミ、5
2B…制動時位相差設定ツマミ、53…運転時位相差設定ツ
マミ、54…速度検出器、55…速度表示器、56…入出力回
路、57…制御回路、58…演算回路、59…記憶回路、60…
温度検出器、61…回動速度設定器、62…キーボード。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．同一回転軸に空間又は非磁性体コア部を介在して軸
   着した２個の回転子コアを有し、該２個の回転子コアに
   連通する複数個の導体を設けて一体的に形成した回転子
   と、前記回転子コア間の前記空間又は非磁性体コア部に
   おいて前記複数個の導体を相互に短絡連結する抵抗材
   と、前記２個の回転子コアに対峙して機枠に２個の固定
   子コアを周設し、該２個の固定子コアにそれぞれ巻線を
   巻装した２個の固定子と、前記２個の固定子のうち一方
   の固定子がこれに対峙する回転子の周囲に生じる回転磁
   界と他の固定子がこれに対峙する回転子の周囲に生じる
   回転磁界との間に位相差を生じさせる電圧移相装置と、
   前記回転子の回転数を検出する回転数検出器と前記電圧
   移相装置とを接続した制御装置とからなり、前記電圧移
   相装置の操作により、起動時にあっては起動トルクを、
   また運転時にあっては運転トルク及び回転数を可変とし
   得る２固定子誘導電動機において、 制動時には、前記制御装置が前記回転数検出器の値に基
   づき前記電圧移相装置による位相差を制御すると共に、
   前記制御装置に回転磁界正逆切換装置を接続して回転磁
   界の回転方向を逆方向に切り換えることで、逆回転磁界
   に基づく発電作用で前記導体に生じる電流を、前記電圧
   移相装置により設定された位相差に応じて前記抵抗材を
   介して流すことにより、制動力の発生及びその大小が制
   御されることを特徴とする２固定子誘導電動機の制動装
   置。 ２．電圧移相装置を２個の固定子のうち少なくとも一方
   を回転子と同心的に回動自在に形設した回動固定子と
   し、制御装置に回動固定子の回動位置検出器及び回動固
   定子の回動速度設定器を接続し、回転数検出器の値によ
   り位相差である回動量を制御し回動速度設定器の設定値
   によって移相速度を制御することを特徴とする請求項１
   記載の２固定子誘導電動機の制動装置。 ３．電圧移相装置を位相切換スイッチで構成し、回転磁
   界正逆切換装置の切換とともに回転数検出器の値により
   位相差０°、60°、120°あるいは180°に、多段的に切
   り換えて制動を制御することを特徴とする請求項１記載
   の２固定子誘導電動機の制動装置。