JPH01248995A - 可変速誘導電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、トルク特性および効率が良く速度制御が容易
な可変速誘導電動機に関する。

従来技術とその問題点 誘導電動機の速度を制御する方法の一つとして電源周波
数を変える方法がある。この方法は連続的かつ広範囲な
速度制御が可能である半面、この方法で必要とする周波
数変換装置を高価とし、また周波数変換装置により交流
を直流に変換して再度交流に変換する過程において一般
に高調波および電波が発生し、これらによってコンピュ
ーター、その地名種電気制ａｍ器の誤動作あるいはコン
デンサーの過熱等の障害を招くことがあり、このうち高
調波障害に対しては、フィルターを設置することにより
対策を講じることもできるが、フィルターの設置にはコ
ストがかかる。また低速時において一般に性能が不十分
となる等の欠点を有するものである。

また、電動機の極数を変えて速度を制御する方法は、極
数の変換によって段階的に速度を変えることができても
、無段階的に滑かな速度制御をすることができない欠点
がある。

また、電源の電圧を変えて速度を制御する方法では、速
度制御が連続的に行える半面特に低速度領域において効
率が悪くなる欠点がある。

そして巻線型電動機において二次抵抗を変化させすべり
を変えて速度制御を行う方法は、比較的簡単に連続的な
速度制御が可能である半面、外部からブラシとスリップ
リングを介して回転子巻線回路へ抵抗を挿入するために
、ブラシの消耗による保守点検を必要とし、また、かご
形誘導電動機は、二次抵抗を変化させて速度制御を行う
ことができない問題点がある。

上記問題点に対処するものとして、例えば、特開昭５４
−２９００５号公報にその技術が開示されている。この
ものは、２組の回転子鉄心に対向してそれぞれ独立する
固定子巻線を有する２組の固定子と、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導体と、２組の回転子
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、始動時には各組固
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彫型動機で
あるが、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ものであ
る。したがって、始動性を向上する効果は認められたと
しても、この電動機は可変速電動機ではないから変速を
必要とする負荷の動力源として使用することができない
ものである。

なお、上記特開昭５４−２９００５号公報において、起
動時から運転時への移行に際し、トルクの急激な変動に
よるショックを緩和する目的により瞬間的に固定子巻線
の相互の給電回路を直列接続の中間ステップを設けるこ
とも１例にあるが、この場合は、回転磁界の位相のずれ
が０°と　１８０°の両時点のみに限定されるもので変
速目的のものではない。しかも直列に切り換えたことに
より固定子に加わる電圧は半減されるのでトルクは１／
４に減殺されることも相俟って変速制御が全く不可能に
なることは、この公報に開示する要旨が変速を目的とし
ないことからも明白なところである。

要するに特開昭５４−２９００５号公報のものは、仮に
「固定子巻線を給電回路に対して直列接続と並列接続と
に切り換える中間ステップ」云々とあるが、この直列接
続は変速目的には全く用をなさない接続に過ぎない。

また、特開昭４９−８６８０７号公報に提案されている
ものは、多相巻線とかご形ロータとを備えたステータを
有する非同期電気モータであって伝導バー、短絡回路端
点および強磁積層からなるものにおいて、ステータは第
一と第二の巻線区分からなり、これらの区分は相互にお
よびロータの異なる部分に隣接して共軸状に配置され、
かつ同じ周波数の交流を供給されることができ、また第
二巻線区間によりロータの巻線に誘導される起電力を変
化する手段を設けた非周期電気モータであるが、このも
のは、機械的あるいは電気的手段により、２個のステー
ター区分間の位相差を設けて一応回転速度を変えること
ができるものではあるが、２個のステーター区分間の位
相角が同相のときを除いてトルクが小さく、負荷が掛か
ると直ちに運転が停止する欠陥を持つ実用に全く供しな
いものであり、負荷を連結した状態において、起動・停
止を頻繁に反復する動力源として運転することのできな
い重大な問題点を未解決とするものであった。

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
、速度制御領域を広範囲に且つその速度制御を無段階的
として任意の所望速度に設定できると共に、任意のトル
クで起動させることができ、また起動点から最高回転速
度までの全速度領域に亘り、トルク特性と効率の優れた
可変速誘導電動機を提供することにある。

なお、本発明の可変速誘導電動機は、単相または３相電
源等に接続して使用され、回転子の形態は、普通かご形
、二重かご形、深溝かご形。

特殊かご形２巻線形等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、複数個の
回転子コアのそれぞれに装設した複数個の導体のそれぞ
れを連結して一体的な回転子に形成し、前記複数個の回
転子コア間において、前記複数個の導体を抵抗材によっ
て連結し、前記複数個の回転子コアに対峙する外周部に
複数個の固定子を機枠に並設し、前記複数個の固定子と
対峙しない前記複数個の回転子コアにおいて、前記複数
個の導体のそれぞれを抵抗材を介して短絡すると共に、
前記複数個の固定子のそれぞれに巻装した巻線のそれぞ
れを直列に連結し、前記複数個の固定子のうち、少なく
とも１個の固定子に関連して前記複数個の固定子のうち
いずれか一方の固定子に対峙する回転子導体部分に誘起
する電圧と他方の固定子に対峙する前記回転子の対応す
る導体部分に誘起する電圧との間に位相差を生じさせる
電圧移相装置を設けた電動機において、前記抵抗材の固
定子側がらみた抵抗値を前記回転子導体の固定子側がら
みた抵抗値で除した値を２５より小さくしたことにより
解決の手段とした。

作　　用 本発明は、任意手段により、それぞれの固定子間に生起
する回転磁界の磁束に位相のずれを生じさせると、磁束
の位相のずれに応じて回転子導体に誘起する合成電圧が
変化し、回転子導体に誘起する合成電圧を増減制御して
回転子の回転速度を任意に変えることができる。

ところで、複数個の回転子コアに装設した複数個の導体
を回転子コア間において抵抗材を介して短絡した構成と
複数個の固定子の巻線を直列に連結した構成とにより、
前記位相のずれに応じて前記抵抗材に電流が流れて大き
なトルクを出すことができるとともに、前記抵抗材の固
定子側からみた抵抗値を前記回転子導体の固定子側から
みた抵抗値で除した除を２５より小さくすれば標準的な
負荷である定トルク特性の負荷に対して不安定領域のな
い安定した速度調節ができるという新しい事実を解明し
た。

この結果、前記位相のずれの大きさを操作することによ
り、トルクを安定的にかつ広範囲の変速が可能となった
のである。

なお、本発明においては、巻線形の回転子を有し、ブラ
シとスップリングを介して外部に抵抗材を設けて２次抵
抗を変化させてすべりを変えて変速する可変速誘導電動
機とは構成と特性が全く異なる。すなわち、前記巻線形
回転子を有し、ブラシとスリップリングを介して外部に
設けた抵抗材の１イ抗埴を変化させる方式のものは抵抗
は回転子導体に直列にそう人されるのでいわゆる比例推
移の原理が成立するから本発明の可変速誘導電動機にお
いては抵抗材は回転子導体に並列的にそう人されトルク
特性は前記の巻線形の二次抵抗調節形のものとは異なる
。

実施例 本発明の実施例を第１図〜第１９図に基づき説明する。

第１図〜第４図により本発明の一実施例を説明する。（
第１図、第３図参照）示す符号１は誘導電動機であり、
該誘導電動機１は以下のように構成しである。鉄心から
なる回転子コア２゜３を任意の間隔を設けて回転子軸４
に装着し、回転子コア２，３間に非磁性体コア９を介設
しである。回転子コア２．３に装設した複数個の導体５
・・・のそれぞれを直列に連結して一体的な回転子８を
形成し、その直列に連結した複数個の導体５・・・の両
端部を短絡環６．７に連結しである。また回転子コア２
．３．９に回転子８の両側部１０．１１に連絡する複数
個の通風胴１２・・・を設け、通風胴１２・・・から直
交状に回転子８の外周部に貫通する複数個の通気孔１３
・・・を穿設しである。回転子８は回転子コア２．３間
の非磁性体コア９部において、複数個の導体５・・・の
それぞれを任意のベクトルの差の電流が流れると通電す
る連結材としてニクロム線、炭素混入鋼９通電性セラミ
ック等の抵抗材ｒ・・・を介して短絡しである。（第１
図、第２図参照）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・・・にナツト１８・・・
留めして一体的に組付け、回転子８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１
５．１６に嵌装した軸受２１．２１に軸支し、回転子４
を回転自在としである。

前記のように回転子コア２．３間を非磁性体で構成する
ことは漏れリアクタンスの減少によるトルク特性の向上
、および効率の向上の他に前記抵抗材および前記回転子
コア２．３間の強度の向上にも貢献する。

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．第２固定子２５との
間にすべり軸受２６．２７を装設し、すべり軸受２６．
２７を機枠１４に嵌装したストップリング２８・・・に
よって固定し、第１固定子２４と第２固定子２５の一側
外周面にギヤー３３Ａ、３３Ｂを嵌着しである。（第２
図、第３図参照）機枠１４の外周部に固設したパルスモ
ータ−３５に駆動用歯車３６を軸着し、機枠１４の外側
部に装着した軸受台３２に中継軸２９を回転自在に軸架
し、中継軸２９の両端部に中継用歯車３０と回動用歯車
３１とを軸着し、機枠１４に設けた開口部３７．３７か
ら駆動用歯車３６と回動用歯車３１とを機枠１４内に挿
入し、回動用歯車３１を第２固定子２５に嵌着したギヤ
ー３３８に係合させ、駆動用歯車３６を第１固定子２４
に嵌着したギヤー３３Ａに係合させると共に、駆動用歯
車３６と一体的に形成した連動歯車３４に中継用歯車３
０を係合し、第１固定子２４と第２固定子２５とを回転
子８と同心的に回動自在に形設し、第１固定子２４と第
２固定子２５とにより電圧移相装置３８に形成し、可変
速誘導電動機としある。３９は排風孔、４０は、軸受盤
１５．１６に複数個穿設した通風孔である。

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の結線について説明する。（第４図
参照）第１．第２固定子２４．２５のそれぞれにスター
結線を施した巻線２２．２３とを直列に連結する。即ち
、第１固定子２４の巻線２２の端子Ａ、Ｂ、Ｃを商用３
相電源Ａ、Ｂ、Ｃに連結すると共に、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８に電
圧が誘起され、回転子８の導体５・・・に電流が流れて
回転子８は回転する。

第１固定子２４に対して第２固定子２５それぞれの回動
帛をゼロとしたときには、それぞれの固定子２４．２５
に生じる回転磁界の磁束に位相のずれがなく、その詳細
は後述する如く連結材となす抵抗材ｒ・・・には電流が
流れないので、一般の誘導電動機と同一のトルク特性を
持つものである。

次に、パルスモータ−３５を作動して第１固定子２４と
第２固定子２５のそれぞれを逆方向に回動して位相角で
θだけ回動した場合について説明する。電圧移相装置３
８となす第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８の導
体５・・・に誘起される電圧ｔＱ＋　　、６２の位相は
θだけずれている。今、第２固定子２５によって回転子
８の導体５・・・に誘起される電圧ｄ２を基準にとし、
該電圧をω＝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２
４によって導体５Ａに誘起される電圧ｄ１は、ｇｌ＝ｓ
Ｅεｊ８となる。

（Ｅ＝ずべり１の時の誘起電圧） 第５図に示すものは、非磁性体コア９部において複数個
の導体５・・・を短絡する抵抗材「・・・が装着されて
いない場合の回転子８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°くθ＜１８０°のとぎ
はそれよりも小さなものとなる。ここで導体５・・・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の極大はＳ＝　（Ｒ／
ωＬ）　のとき現われる。

有効電力Ｐは誘導電動機１の駆動トルクと比例するので
、パルスモータ−３５を作動して電圧移相装置３８の第
１固定子２４と第２固定子２５とを回動させることによ
って回転子８に誘起する電圧を調整し、回転子の速度を
無段階的に制御することができる。

次に、回転子８の導体５・・・の短絡環６，７から連結
材までのそれぞれの抵抗をＲ１，Ｒ２、またインダクタ
ンスをＬｌ、Ｌ２とし、電源の角周波数をωとし、各導
体５・・・のそれぞれを短絡する抵抗材の抵抗をｒとす
れば、回転子８の電気的等価回路は第６図のようになり
、符号１１．１２．Ｉ３は各枝路を流れる電流を示すも
のである。

次に、第６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７図のようになり、ＲＩ＝Ｒ
２，Ｌ＋＝Ｌ２でθ＝　Ｏ”のときにはｌ３＝１＋−１
２＝　Ｏ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「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、ＲＩ＝Ｒ２，ＬＩ＝Ｌ２でθ＝１８０゜のときに
は、Ｉ＋＝−Ｉ２，１３＝ＩＩ−１，２＝２１１となり
、従来の誘導電動機において回転子導体の抵抗をＲＩ＋
−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。

上記回転子８の回転により、軸受盤１５．１６に穿設し
た通風口４０・・・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５・・
・、抵抗材ｒ・・・等を冷却してそれぞれの機能を安定
的に作用さける。また、第１．第２固定子２４．２５の
回動はパルスモータ−３５をスイッチにより正・逆回転
させて行うが、パルスモータ−３５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
のであり、また手動ハンドルによつ′て操作する場合と
第１固・定子２４と第２固定子２５のいずれか一方のみ
を回動する場合もある。そして、固定子の回動駆動装置
の作動に関連して固定子の回動を任意の作動機構により
開放またはロックをする。

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を直列に連結した作用につぎ説明
する。

巻線２２．２３を直列に連結しであるために、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
に流れる電流の大ぎさは等しく、したがって第１固定子
２４と第２［ｉ！ｉｔ定子２５のそれぞれから回転子８
の導体５・・・に誘起して流れる電流の大きさは等しく
なる作用と、電圧移相装置３８の第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８の導体５・・・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
電圧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５・・・のそれぞれを連結材となす抵抗材ｒ・・・
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８図に示すすべりとトルク特性のよ
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８の変速は、電圧移相装置３８によ
り位相のずれを制御して回転子８の導体５・・・に流れ
る電流を増減に変化させる制御のみで回転子８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２
４と第２固定子２５のそれぞれから回転子８の導体５・
・・に流れる電流の大ぎさに対し、複数個の導体５・・
・間に抵抗材ｒ・・・を介して短絡して流れる電流の比
率は、抵抗材ｒ・・・の抵抗値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８の導体５・・・
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２
４，２５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５・・・聞に連結材
を設けて短絡していない場合は、−方の固定子から回転
子導体５・・・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固定子２５の巻線２
２．２３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８の尋体５・・・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５
・・・間を連結材となす抵抗材ｒ・・・を介して流れる
電流は、（１／　２）　ｘ　（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）÷く抵抗材ｒ・
・・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８の導体５・・・には抵抗材ｒ・・・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
例した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８の導体５・・・に流れる電流の大きさに対し、
複数個の導体５・・・間を抵抗材ｒ・・・を介して流れ
る電流の比率は、Ｐθが一定でもずへりおよび抵抗値に
よっても異なり、Ｐθを一定とした場合のすべりとトル
り特性は、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特性とした第９図に示
す如くなり、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
標準的な０荷である定トルク特性の負荷に対して速度制
御の範囲が狭くなるものとなる。ただし、前記抵抗材の
抵抗値の選択により、たとえばファン、ポンプのような
低減トルク特性の負荷とか変速範囲は小さくてもより負
荷に対しては利用づることかできる。

次に、第１０図により第１固定子２４および第２固定子
２５のそれぞれに施した複数種の極数に形成する巻線の
結線について説明する。

第１固定子２４に２重巻線４１へ、４１Ｂを施し、また
第２固定子２５にも２重巻線４２Ａ。

４２Ｂを施し、巻線４１Ａ、４２Ａのそれぞれには４極
１．用と８極用の端子ｔＪ２．Ｖ２．Ｗ２およびＵ４．
Ｖ４．Ｗ４を設け、巻線４１８．４２Ｂのそれぞれには
６極用と１２極用の端子ＬＪ＋、Ｖ＋、Ｗ１おにびＵ３
．Ｖ３．Ｗ３とを設けである。第１固定子２４の巻線４
１Ａと第２固定子２５の巻線４２Ａとを直列に連結し、
同様に両固定子２４．２５の巻線４１Ｂと巻線４２Ｂと
を直列に連結しである。さらに詳細説明すると、第１固
定子２４の巻線４１Ａの端子ＬＪ４．Ｖ４．Ｗ４は極数
切換スイッチＳ１を介し、また巻線４１Ｂの端子Ｕ３．
Ｖ３．Ｗ３は極数切換スイッチＳ５を介しそれぞれ商用
３相電源に連結し、巻線４１Ａの端子ＬＪ２．Ｖ２゜Ｗ
２は極数切換スイッチＳ３．Ｓ８を介し、また巻線４１
Ｂの端子ＬＩ＋、Ｖ＋、Ｗ＋は極数切換スイッチＳ７．
Ｓｌ＋を介しそれぞれを商用３相電源に連結しである。

第１固定子２４の巻線４１Ａの端子Ｘ２．Ｙ２、ｚ２を
第２固定子２５の巻線４２Ａの端子Ｖ２．Ｗ２．Ｕ２に
連結し、第１固定子２４の１１ｍ４１Ｂの端子Ｘ＋、Ｙ
＋、Ｚ＋’Ｅ：第２固定子２５の巻１ｉ！４２Ｂの端子
Ｖ１．Ｗ＋、Ｌ１１に連結し、第２固定子２５の巻線４
２Ａの端子×２、Ｙ２．Ｚ２は極数切換スイッチＳ４．
Ｓ９を介し、また巻線４２Ａの端子Ｌ１４．Ｖ４．Ｗ４
は極数変換スイッチＳ２を介しそれぞれ商用３相電源に
連結してあり、第２固定子２５の巻線４２Ｂ（７）端子
Ｘ＋　、Ｙ＋　、Ｚ＋　はｍｔ切換スイッチＳｍ、Ｓ＋
２を介し、また巻線４２Ｂの端子Ｕ３．Ｖ３．Ｗ３は掩
数切換スイッヂＳ６を介しそれぞれ商用３相電源に連結
しである。第１、第２固定子２４．２５に施した巻線４
１Ａ。

４１Ｂおよび巻線４２Ａ、４２Ｂの結線と極致切換スイ
ッチ＄１〜Ｓ　１２以外の構成については第１図〜第３
図に示すものと同一であるので詳細説明を省略する。

上記構成における作用を第１図〜第３図、第１０図を併
用して説明する。

第１．第２固定子２４．２５のそれぞれに巻装した巻線
４１Ａ、４２Ａの極数は４極と８楡であり、巻線４１Ｂ
、４２Ｂの極数は６極と１２極であるから、それぞれの
極数における同期速度は下表のようになる。

上記極数と同期速度との関係から、今仮に６０ト１ｚ地
区において回転子軸８に求められる回転速度が１ｌ１０
０ｒｐ、である場合には、極数切換スイッチＳ！１．８
ｓ、８＋１．Ｓ＋２を投入し、その他のスイッチは開放
すると゛、商用３相電源から第１、第２固定子２４．２
５の巻線４１Ｂ、４２Ｂに通電され、両固定子２４．２
５から回転子８の導体５・・・に誘起する電圧により回
転子軸４は６極の同期速度の１２０Ｏｒｐｍ、どなるの
で、さらに１ｌ１００ｒｐ、までのｉｏｏｒｐｍ０分の
回転速度を低下させるために、パルスモータ−３５を作
動して第１．第２固定子２４．２５それぞれを異方向に
回動させ、両固定子２４．２５間に生じる位相のずれを
制御して所望回転速度に調整する。

次いで回転子軸４に求められる回転速度が４００ｒｐｍ
、である場合に、極数切換スイッチ３７゜ＳＩｌを投入
してその他のスイッチを開放すると共に、１２極の同期
速度ｓｏｏｒｐｍ、から４ＱＯｒｐｍ、までの２０Ｏｒ
ｐｍ、の小範囲の速度制御をパルスモータ−３５により
再固定子２４．２５を回動させて調整する。

次に、回転子軸４に求められる回転速度が８０Ｏｒｐｍ
、である場合には、極数切換スイッチ３８゜Ｓ９を投入
してその他のスイッチを開放すると、回転子軸４は８極
の同期速度となるので、さらにパルスモータ−３５によ
って再固定子２４゜２５を回動して位相のずれを制御し
８００ｒｐｍ、どなるように調整する。

そして、回転子軸４にｉｅｏｏｒｐｍ、が求められると
きには、極数切換スイッチ８１．Ｓ２．Ｓ３゜Ｓ４を投
入し他のスイッチを開放すると、回転子軸４は４極の同
期速度となるので、パルスモータ−３５により再固定子
２４．２５を回動して１６００ｒｐｍ、どなるように位
相のずれを制御する。

上記実施例における回転数の制御は、極致切換スイッチ
８１〜Ｓ　１２を適宜操作することにより、所望回転速
度近辺に大幅な変速を即時に行うこと共に、再固定子２
４．２５の回！！７Ｊｍを小さくできて迅速な速度制御
を無段階的に実施でき、速度制御領域を広範囲にするこ
とに併せ、それぞれの同期速度近辺で作用することがで
きるので効率がよく、第１１図に示した４極と８極のと
きのずべりとトルクの関係からもそのことが理解できる
。勿論前記実施例で説明した再固定子２４．２５それぞ
れに巻装した巻線を直列に連結した作用との相乗効果に
より、広範囲な制御領域において効率を改善すると共に
大きなトルクを出すことができ、起動・停止・変速制御
を頻繁に、かつ広範囲に必要とする動力源に用いて顕著
な効果を秦する。

なお、上記に説明した実施例の他に、再固定子２４．２
５に巻装する巻線の極数は速度制御領域に合せ、任意の
極数を選定して採用できるものであり、例えば、固定子
を４個設けてそれぞれに複数種の巻線を施し、極数切換
スイッチと電圧移相装置により回転速度に求められる極
数に通電すると共に位相のずれを制御すればさらに広範
囲な回転速度の制御ができる。なお、極数変換により段
階的な速度制御が行えるので小範囲の変速調節として電
圧移相装置３８となす再固定子２４．２５の回動量は小
さくてよいため、この場合、再固定子２４．２５のうち
いずれか一方のみを回動させてもよく、また双方の回ｖ
Ｊ量に差を設けて同一方向に回動させることにより正確
な位相の制御を行うこともある。

次に、第１２図により電圧移相装置の別実施例として、
固定子に巻装した巻線に位相切換スイッチを連結して電
圧移相装置とした構成につぎ説明する。

第１．第２固定子２４．２５のそれぞれに施した単一巻
線４３．４４それぞれに２つの極数に変換する端子を設
けてあり、第１．第２固定子２４．２５の巻線４３．４
４のそれぞれには、端子Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋およびＬＪ２
．Ｖ２．Ｗ２を設け、巻線４３の端子Ｕ２．Ｖ２．Ｗ２
の端子は極数切換スイッチＳ　１３を介し、また、端子
Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋は極数切換スイッチＳ　１４を介して
それぞれ商用３相電源に連結し、巻線４３の端子Ｕ１と
ｚｌを、端子■１とＷｌを、端子Ｗ１とＹｌとを位相切
換スイッチ５ＩＩｉを介してそれぞれを連結し、巻線４
３と巻線４４とを直列に連結する連結行程路４５と商用
３相電源との連結行程路４６とに電圧移相装置４７とな
す位相切換装置を複数個介設しである。

即ち、位相切換スイッチ８５に連結した巻線４３の回路
を巻線４４の端子ＬＩ２．Ｖ２．Ｗ２に位相切換スイッ
チＳ＋７を介して連結し、巻線４４の端子ＵｌとＺｌを
、端子Ｖ＋とＸ＋を、端子Ｗ１とＹｌとを位相切換スイ
ッチ８１６を介して連結し、その各端子の回路は位相切
換Ｓ２Ｓを介して商用３相電源に連結することにより、
巻線４３と巻線４４とは直列の同相に連結されたことに
なる。

さらに、巻線４３と巻線４４との直列連結行程路４５と
巻線４４の各端子と商用３相電源との連結行程路４６に
は位相切換スイッチＳ　＋ａ〜Ｓ２４．Ｓに〜８２９の
それぞれを介設してあり、それぞれのスイッチと巻線４
４の各端子との連結の詳細は後述する作用の説明に併せ
て行うものとし、この実施例において、電圧移相装置３
８となす第１．第２固定子２４．２５を回動させること
なく、第１．第２固定子２４．２５の双方を機枠１４に
固着し、極数切換スイッチＳ１３　、８１４を設けると
共に、位相切換スイッチ８１５〜Ｓ２９により電圧移相
装置４７に形成した点のみ第１図、第２図に示すものと
異なり、その他の構成については同一であるのでその詳
細説明を省略する。

以下に上記実施例における作用を第１図、第２図、第１
２図を併用して説明する。

先ず、最高速度において運転するときは、極数切換スイ
ッチＳｏと、位相切換スイッチＳＩ！ｉ。

Ｓｒ６．Ｓｒ１．Ｓ２Ｓのそれぞれを投入しその他のス
イッチを開放にすると、巻線４３．４４の結線は同相に
直列に連結されて一般の誘導電動機と同一のトルク特性
となる。次いで、極数切換スイッチＳ　１３を投入のま
まの状態において、位相切換スイッチＳＩＳ、ＳＩ６．
ＳＩ９．Ｓ２２を投入して他のスイッチを開放にすると
、位相切換スイッチＳ　＋ｓに連結した巻線４３の各端
子と、巻線４４の位相切換スイッチ８１６に連結した各
端子の回路とは位相切換スイッチ３２２を介して通電し
、その電流は巻線４４の端子ｔＪ２．Ｖ２゜Ｗ２から位
相切換スイッチＳ　１９を介して商用３相電源に流れ、
巻線４３に入力する電圧の位相に対して巻線４４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
巻線４３．４４の位相が同相のときよりも位相のずれ６
０°に応じて回転子８の回転速度が低下する。

次いで、極致切換スイッチＳ　Ｄを投入のままの状態に
おいて、位相切換スイッチＳＩ５．８Ｉ６゜Ｓ２０．Ｓ
２４を投入すると巻線４３に入力する電圧の位相に対し
て、巻線４４に入力する電圧の位相は１２０°ずれたも
のとなり、位相のずれが６０°のときよりも低速度回転
となる。この状態よりもさらに低速度回転とするには、
極数切換スイッチＳｏを投入のままとし、位相切換スイ
ッチＳＩ５．８１６．８２２．８ＺＩを投入し他のスイ
ッチの全てを開放すると、巻線４３に入力する電圧の位
相と巻線４４に入力する電圧の位相はｉａｏ’ずれ、同
一極数においては最低速回転とすることがきるが、この
場合、トルクが低下するので、巻線４３．４４に施した
前記極数よりも多極数とした別の極数に切換えて回転速
度を制御するのが効率的であり、以下にその操作につぎ
説明する。

先ず、巻線４３側の極数切換スイッチＳ　１４を投入し
、また位相切換スイッチ８２１．Ｓ２６を投入して他を
開放すると、巻線４３と巻線４４とは連結行程路４５に
介設した位相切換スイッチＳ２６を介して通電し、その
電流は位相切換スイッチＳ　２１を介して商用３相電源
に流れ、巻線４３．４４のそれぞれに入力する電圧の位
相は同相となり、この極数における最高回転速度となる
。次いで、極致切換スイッチＳ　１４を投入のままとし
て位相切換スイッチ８２５．８２７を投入しその他のス
イッチを１７１１１すると、巻線４３の端子Ｘ＋、Ｙ＋
、Ｚ＋は巻線４４の端子Ｙ＋、Ｚ１、×１に通電し、巻
線４４の端子Ｕ＋、Ｖ＋。

Ｗｌは位相切換スイッチ８２５を介して商用３相電源に
通電し、巻線４３．４４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、極数切換スイッチＳ　１４を投入のままとして
位相切換スイッチＳ２４，３２Ｂを投入し他のスイッチ
を開放すると、巻線４３．４４それぞれの位相は１２０
’ずれて、位相のずれが６０″のときよりも低回転速度
となる。さらに最低回転速度とするときには、極数切換
スイッチＳ　１４を投入のままとし、位相切換スイッチ
３２２．　Ｓ６を投入し他のスイッチを開放すると、巻
線４３．４４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４７となす位相切換スイッ
チ８１５〜８２９と極数切換スイッチＳ１３　、８１４
とを適宜操作することにより、効率のよい回転数制御を
行うことができる。

そして、電圧移相装＠４７を用いて単一極数巻線を施し
た複数個の固定子間に入力する電圧の位相を制御するこ
とができ、電圧移相装置４７を位相切換スイッチとした
。この実施例における特徴は、無段階的に回転速度の制
御ができないが、極数と位相の切換により多段階的に迅
速に回転速度を変えることができる点にある。なお、こ
の実施例に第１．第２固定子２４．２５の双方あるいは
一方を回動させて補助的に位相を制御すれば無段階的に
変速することができ、その制御も迅速に行うことができ
、また、電圧移相装置４７に電圧調整装置を付設しても
回転速度を任意に変速することができる。

次に、第１３図に基づき電圧移相装置の別実施例を説明
する。

第１固定子２４の巻線２２の端子Ａ、Ｂ、Ｃを商用３相
電源Ａ、Ｂ、Ｃに連結し、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に直列連結
する行程路中に、単相変圧器４９と結線切換スイッチ４
８とにより形成する電圧移相装置５０を介設しである。

その構成を詳細説明すると、巻線２２の端子へ。

Ｂ、Ｃに単相変圧器の一次側４９．結線切換スイッチ８
３１．　Ｓ３３を図に示す如く連結し、単相変圧器４９
の二次側に結線切換スイッチ８３２゜３３４を連結し、
巻線２３の端子Ａ、Ｂ、Ｃは結線切換スイッチ８３１〜
８３４のそれぞれに連結しである。

以下にこの実施例にお番プる作用につき説明する。商用
３相電源Ａ、Ｂ、Ｃから巻線２２にに通電すると共に、
結線切換スイッチ４８の電磁スイッチＳ３１のみを投入
し他を開放すると、巻線２２．２３のそれぞれの電圧の
位相は同相で最高回転速度となる。次に結線切換スイッ
チＳ３２のみを投入して他スイッチを開放にすると、巻
線２３に変圧器４９を介して入力する電圧の位相は巻線
２２に入力する電圧の位相に対して６０°進んだ電圧と
なり、電圧の位相がそれぞれ同相のときよりも遅い回転
速度となる。

そして、結線切換スイッチＳ３３のみを投入すると、巻
線２３に入力する電圧の位相は巻線２２に入力する電圧
の位相に対して１２０６進んだ電圧となり、位相のずれ
が６０°のときよりも遅い回転速度となる。次に結線切
換スイッチ８３４のみを投入すると、巻線２２に入力す
る電圧の位相は巻線２３に入力する電圧の位相に対して
１８０°進んだ電圧となり、最低回転速度となる。

この実施例におけるトルク特性も第８図に示すものと同
一である。なお、それぞれの結線切換によって第１固定
子２４．第２固定子２５間に生じる電圧の位相のずれは
段階的に変化するものとなるが、第１．第２固定子２４
．２５の双方またはどちらか一方を回動させることによ
り任意の回転速度に制御することができる。この場合、
大幅な回転速度の変速を結線切換スイッチにより行い、
補助的に固定子の回動により制御するので、固定子の回
動量を小範囲として迅速な変速制御を行うことができる
。

次に、電圧移相装置のさらに別の実施例を第１４図によ
って説明する。

第１固定子２４の巻線２２の端子Ａ、Ｂ、Ｃを商用３相
電源Ａ、Ｂ、Ｃに連結し、固定子を固設したその内側部
に回転子を回動自在とし、固定子に一次巻線５２と、回
転子に二次巻線５３を施して形成する３相誘導電圧調整
器５１を電圧移相装置とし、３相誘導電圧調整器５１の
一次巻線５２の端子Ａ、Ｂ、Ｃを第１固定子２４の巻線
２２の端子ａ、ｂ、ｃに連結し、二次巻線５３の端子ａ
、ｂ、ｃを第１固定子２４の巻線２２の端子ａ、ｂ、ｃ
に連結し、二次巻線−５３の端子Ａ、Ｂ、Ｃに第２固定
子２５の巻線２３の端子Ａ、Ｂ、Ｃを連結し、巻線２２
，２３のそれぞれを直列に連結した行程路中に電圧移相
装置となす３相誘導電圧調整器５１を介設しである。

この実施例においては、二次巻線５３を茄した３相誘導
電圧調整器５１の回転子を任意量回勤することにより、
第１．第２固定子２４．２５の巻線２２．２３に入力す
る電圧の位相を変更することができ、回転子軸４に要求
される回転速度に応じて回転数を制御することができる
。

次に第１５図に基づき第１．第２固定子２４゜２５に巻
装した巻線とその結線について説明する。第１固定子２
４に巻装した巻線２２の端子ＬＩ＋、Ｖ＋、Ｗ＋はスイ
ッチＭ１を介し、端子Ｘ、Ｙ、Ｚには短絡用スッチＭ６
を介設すると共にスイッチＭ５を介してそれぞれを商用
３相電源に連結し、また巻線２２の端子Ｕ、Ｖ、Ｗと端
子Ｘ、Ｙ、ＺとはスイッチＭ２を介し連結しである。巻
線２３の端子Ｕ、Ｖ、ＷはスイッチＭ３を介し、端子Ｘ
、Ｙ、Ｚには短絡用スイッチＭ７を介設すると共にスイ
ッチＭ９を介して商用３相電源に連結しである。そして
巻線２２．２３それぞれの端子Ｕ、Ｖ、Ｗの相互をスイ
ッチＭ８を介して連結し、巻線２２．２３のの端子Ｘ、
Ｙ、Ｚの相互をスイッチＭｗ＋を介して巻線２２．２３
を直列に連結しである。

以下に上記構成における作用を第１図、第１５図を併用
して説明する。

第１．第２固定子２４．２５の巻線２２，２３の結線を
スイッチＭ１〜Ｍ４およびＭｍを投入したその伯のスイ
ッチを開放してデルタ結線とした巻線２２．２３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８に電圧が誘起され、回転子８の導体５
・・・に電流が流れて回転子８は回転する。第２固定子
２５に対して第１．第２固定子２４．２５の回動昂をゼ
ロとしたときには、それぞれの固定子２４．２５の巻線
２２．２３に入力する回転磁界の位相にはずれがなく、
一般の誘ｇＪ７［動機と同一のトルク特性を持つものと
して最高回転速度となる。

パルスモータ−３５を作動し第１．第２固定子２４．２
５を回動させることによって回転速度を連続的に制御す
ることができが、両固定子２４．２５間の電圧の位相が
１８０°ずれたときには回転速度が一応限界に達する。

デルタ結線したときの位相角θ＝Ｏ″からθ＝１８０°
までにおけるすべりとトルクの関係は第１６図に示すと
おりであり、すべり８１〜Ｓ２の範囲において任意回転
速度に制御して使用できる。

しかしながら、上記状態においては、すべりＳが５＝Ｓ
２からＳ＝１．０の範囲において速度制御が不能となる
。即ち第１６図のハツチングで示す領域の速度制御は不
能となる。

上記現象に対処するために、スイッチＭ５〜Ｍ９を投入
して巻線２２．２３の結線をスター結線に切換えて他の
スイッチを開放にすると、この状態において、第１固定
子２４と第２固定子２５の作る回転磁界の磁束φ１′、
φ２′は同相となる。しかも第１．第２両固定子２４゜
２５の巻線２２．２３のそれぞれがスター結線としであ
るから、巻線２２．２３に加わる電圧はデルタ結線のと
きの１／ｆ３になる。したがって磁束φ１′、φ２′に
よって回転子８の導体５・・・に誘起する電圧も１／ｆ
３となり、回転子８のトルクは電圧の２乗に比例するの
で電圧が１／ｆ３になるとトルクは１／３となる。

したがって、第１６図においてθ＝＝０６　Ｓ＝１．０
のとぎのトルクをＴ１とし、θ＝１８０゜Ｓ＝１．０の
ときのトルクをＴ２とすると、第１゜第２固定子２４．
２５の巻線２２．２３の結線をスイッチによってスター
結線に切換えることにより、そのトルク特性は第１７図
に示す如く、θ＝１８０°　ｓ＝ｉ、ｏのときの１〜ル
クはＴ＋／３、θ＝　Ｏ”　　Ｓ＝　　１．０のときの
トルクはＴ２／３となり、ハツチングで示す速度制御不
能領域は非常に小さくなる。そこで、Ｔ２＝ＴＩ／３と
なるように設計し、第１．第２固定子２４゜２５の巻線
２２．２３の結線をスイッチによってデルタ結線とし、
第１．第２固定子２４，２５を回動して回転子８の導体
５・・・に誘起する電圧の位相角を０°から１８０°ま
で変化させ、次いで両固定子２４．２５の巻線２２．２
３の結線をスイッチによってスター結線に切換えると両
固定子２４．２５間の位相は同相となるので、第１．第
２固定子２４．２５を上記とは逆回動しＣ電圧の位相を
Ｏｏから１８００に向けて変化させると、負荷の反抗ト
ルクＴｒの大きな変化に対応して広範囲な速度制御を行
うことができ、その低速度制御Ｉ領域における大きなト
ルクを確保することもできる。

第１８図に示すものは、回転子コア２．３間の空間また
は非磁性体コア９部において、回転子コア２．３のそれ
ぞれに装設した複数個導体５・・・のそれぞれをと回転
子軸４に嵌挿する高抵抗環５４とを連結材となす抵抗材
ｒ・・・により短絡する一実施例である。なお、連結材
となす抵抗材ｒ・・・は全での導体５・・・に連結され
ていなくても応分の作用を得ることができる。

そして、電圧移相装置は上記実施例に限定されるもので
はなく、両固定子間に位相のずれを生起する装置を任意
に選択して実施できるものである。また、回転子コアに
装設する導体は低抵抗性のものであっても各導体間に連
結材を設【プて短絡すれば、上記に説明した本発明のト
ルク特性と効率の改善を確保することができ、固定子に
巻装する巻線が数種の極数変換を施したものでない場合
には、回転子を巻線形にして複数個の回転子コアそれぞ
れに巻線を施して各相毎に連結し、その連結行程中に連
結材として抵抗材を介設すれば、前記した作用と同一効
果を得られ、その巻線はスター結線あるいはデルタ結線
のいずれをも選択して使用できるものである。選択して
実施できるものである。

次に、第１９図に示すブロック図により、可変速誘導電
動機の自動制御の一実施例を説明する。

（第１図参照）入出力制御回路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５５の入
力側に、速度表示器６１を備えたタコゼネレーター等の
速度検出器６０と、磁気センサー等の固定子回動位置検
出器６２と、機枠１４内の適所に装着した温度検出器６
３と、デイスプレィを備えたキーボード６４とを連結し
、制御装置５５の出力側にパスルモーター３５、回動側
固定子の回動をロックまたは開放をする電磁石６５と、
巻線２２．’２３．導体５°°°。

抵抗材ｒ・・・等を冷却する空気を機枠１４の適所から
送風する送風機を駆動する電動機６６とを連結してあり
、キーボード６４から制御装置５５の記憶回路５つには
以下のような制御値が入力されている。即ち、位相角Ｏ
°〜１８０°に対する固定子の回動量と、固定子の回動
ｍに対するパルスモータ−３５のパルスυ制御値と、位
相角Ｏ°〜１８０°に対する固定子の位置検出器６２と
の関係と、機枠１４内を冷却する作用を与える温度基準
値とを入力してあり、キーボード６４から回転子軸４の
速度制御値を制御装置５５に入力すると、入力した速度
制御値とするために固定子の回動量が演算され、その固
定子の回動量に対するパルスモータ−３５のパルス制御
値が演算される。制御装置５５から出力する信号により
電磁石６５を作動し、固定子のロックを開放すると共に
、制御装置５５の信号を受けてパルスモータ−３５を作
動して変速制御し、回転子軸４に装着した速度検出器６
０の検出値を連絡した速度値と速度制御値とを比較して
その速度に相違がある場合には、制御装置５５からパル
スモータ−３５に出力して回転速度を補正制御すると共
に、電磁石６５によって固定子の回動をロックする。

制御装置５５に連絡された温度検出器６３の温度検出値
が記憶回路５９に設定された温度基準値よりも高温にな
ると、制御装置５５から出力する信号により送風機の電
！ｊ＋　機６６を起動し、機枠１４内に送風して巻線２
２，２３．導体５・・・、抵抗材「・・・等を冷却する
。上記運転中において、キーボード６４から新たに回転
速度値を入力したり、あるいは負荷に連結した制御盤か
ら直接に速度制御値をキーボード６４を介して自動的に
制御装置５５に入力すると、固定子回動位置検出器６２
から連絡された固定子の現在位置を基準とし、所望速度
値に対してパルスモータ−３５を作動するパルス値とが
演算され、制御装置５５からの出力信号により電磁石６
５およびパルスモータ−３５を作動して回転速度を制御
する。

なお、制御装置５５の出力側に極数切換スイッチ６８、
位相切換スイッチ６９等を連結し、制御装置５５に入力
される速度制御値に対応して自動制御することもあり、
また、送風機に空気冷却装置６７を連結し、制ｔ２１１
装置５５に設定した温度基準値に対して空気冷却装置６
７を作用させる場合もある。

ところで第２０図から第２７図は複数個の固定子の巻線
を互いに直列にｎ結した場合の、各回転子導体抵抗値（
複数個の回転子導体の並列合成としたもの）、各抵抗材
の抵抗値、各位相差におけるすべりとトルクの関係を表
すものである。

一般に、負荷には低速になると反抗トルクが増大するタ
イプのものと、ファンやポンプのように高速から低速に
なるに従って負荷が低減するタイプのものと高速から低
速まで原則的に定トルク特性の負荷がある。そして、標
準的な負荷である定トルク特性の負荷に対して可変速電
動機のすべとトルクの特性曲線と負荷のトルク特性曲線
がすべりが大きくなるにつれてトルクが下がる傾向の位
置で交わると負荷の変動につれて速度に不安定な変動が
起こる。

従って、標準的な負荷である定トルク特性の負荷の速度
制御が安定して行れるためには、すべりが大きくなるに
つれてトルクがほぼ変化しないか、または増大傾向の位
置で負荷のトルク曲線と交わる必要がある。

第２０図から第２７図までにおいて、Ｒ２は回転子導体
の抵抗を代表する数値、Ｒ３は抵抗材の抵抗を代表する
数値であり、Ｒ３をＲ２で除したものが２５以下であれ
ば前記の条件を満たし、標準的負荷である定トルク特性
の負荷に対して安定した速度制御ができるので、広範囲
な速度制御が可能で、可変速誘導電動機として極めて有
効に使用できる。

本発明において、仮に、複数個の固定子の巻線が直列に
連結されて電源に接続されるように成されている場合に
、回転子コア間において回転子導体を短絡連結する抵抗
材を設【プない場合、位相差０°の場合はよいが、位相
差を設けると一方の固定子から対応する回転子導体部分
には電圧がほんど誘起されない状態となり、負荷をかけ
れば前記電動機が停止してしまうこともある。抵抗材を
設けないということは抵抗が無限大に近いということで
あり、仮に前記抵抗材を設けたとしてもその抵抗値が非
常に大きい場合には前記のことと類似した現象が起こる
ことになる。

要するに本発明の構成の可変速誘導電動機においては、
前記抵抗材の抵抗値があまり大きければトルク特性が不
良となり、標準的な負荷である定トルク特性の負荷の広
範囲の変速が不能となるのである。

なお、このような特性となる原因を更に考察すると次の
ようになる。すなわち、位相差θを設けると回転子導体
の対応するそれぞれの部分に誘起する電圧間には位相差
が生じる。ところが抵抗材の抵抗値があまり大きければ
一定の位相差に対して電流が流れにくくなり、等価的リ
アクタンスが大きくなり力率が悪くなっているのと同等
な結果となる。

本発明においては前記の新しい事実の解明に基づいて、
回転子導体の抵抗値と抵抗材の抵抗値の関係を実験を併
用して解明したのである。

なお、本発明は広い範囲にわたって速度制御を行う可変
速モーターとしてでなく、始動させる際に始動電流を抑
えて、かつ大きな１−ルクを得て始動し、始動後は位相
差は小さくあるいはゼロにして運転する始動性改善モー
ターにも応用できて、前記と同様な理由により安定した
増速または減速が可能となるのである。

ところで、回転子導体の抵抗値と前記抵抗材の抵抗値に
よって位相のずれを生じさせた場合にトルク特性が異な
ることはもちろんであるが、回転子導体の固定子側から
みた抵抗値と前記抵抗材の固定子側からみた抵抗値の２
倍の和を前記回転子導体の前記抵抗値で除した値を前記
複数個の固定子間に電圧の位相差を設けない場合の前記
電！１］機の定格負荷トルクＴ１時におけるすべりの値
Ｓ１の逆数と原則的に等しくすることにより電圧の位相
差θを１８０°にした場合に、すべりＳとトルクＴの関
係を示す特性グラフのすべりＳ＝　１のときのトルクが
前記定格トルクＴ１と等しくなるという新しい事実を解
明した。

第２８図が前記のように回転子導体の抵抗値と抵抗材の
抵抗値を定めた場合の特性図であり、第２９図は回転子
導体の固定子側からみた抵抗値と前記抵抗材の固定子側
からみた抵抗値の２倍の和を前記回転子導体の前記抵抗
値で除した値が前記複数個の固定子間に電圧の位相差を
設けない場合の前記電動機の定格負荷トルクＴ１時にお
けるすべりの値Ｓ＋よりも小さい場合の特性図であり、
変速可能な範囲は狭くなることはもちろん標準的な負荷
である定トルク特性の負荷をゼロ回転近くの低速域で回
転させられないことになる。

一方、第３０図は本発明の一実施例図で回転子導体の固
定子側からみた抵抗値と前記抵抗材の固定子側からみた
抵抗値の２倍の和を前記回転子導体の前記抵抗値で除し
た値が、前記複数個の固定子間に電圧の位相差を設けな
い場合の前記電動機の定格負荷トルク時におけるすべり
Ｓｌの愛の逆数よりも大きくなるようにした場合の特性
図で、標準的な負荷である定トルク特性の負荷で定格ト
ルクＴ１よりも小さい負荷についてもゼロ回転近くの低
速域で運転できるとともに変速領域を大きくとることが
でき可変速モーターとして優れたものとづることができ
たのである。

なお、前記回転子コア間を空間または非磁性体とすれば
漏れリアクタンスが減少しトルク特性と効率のより優れ
た可変速誘導電動機となる。

また空間でなく非磁性体とすれば回転子コア間の抵抗材
を設けた部分の発熱等による強度低下を防止できてより
優れたものとなる。

さらに本発明の可変速誘導電動機を誘導発電機としても
使用することができるものであり、回転子軸４にタービ
ン等を直接連結して発電すれば高価な調速機を省略する
こともできる。また内燃機を原動機として連結した場合
には、その内燃機の最小燃費の回転数に対応することが
でき、風水をエネルギー源とするパワーが弱く不安定な
場合においても、その最高出力を取出せる回転数で発電
することができ、水力発電においては流速に応じて効率
よ（発電でき、それぞれ複雑高価な可変ピッチ装置ある
いは調相機を省略できる。また外部電力に対しての同期
も高価な同期装置なしで行える。また、回転子軸に伯の
回転軸を連結すると共に固定子巻線の入力側の２相を入
替えるスイッチを設け、該スイッチにより回転子軸を正
転、逆転自在とすれば、該スイッチと電圧位相装置との
操作より電機制動機としても使用することができ、電圧
位相装置により回転速度を制御することにより、回転子
軸に連結した回転軸の制動力を効率よく調整できる。

発明の効果 上記に説明した如く本発明によれば、複数個の回転子コ
アのそれぞれに装設した複数個の導体のそれぞれを連結
して一体的な回転子に形成し、前記複数個の回転子コア
間において、前記複数個の導体を抵抗材によって連結し
、前記複数個の回転子コアと同心的に、かつその外周部
に複数個の固定子を対峙並設して前記複数個の固定子の
巻線を直列に連結して電源へ接続するように成し、前記
複数個の固定子のうち少なくとも１個の固定子に電圧移
相装置を設け、前記抵抗材の固定子側からみた抵抗値を
前記回転子導体の固定子側からみた抵抗値で除した値を
２５よりも小さくしたので、標準的な負荷である定トル
ク特性の負荷に対して速度制御の不安定領域がなくなり
、安定した広範囲の速度制御が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３０図は、本発明の実施例図であり、第１図
は誘導電動機の側断面図、第２図は固定子の回動機構を
示す側面図、第３図は固定子の回動機構を示す一部を破
断した側面図、第４図は固定子に巻装した巻線のそれぞ
れを直列に連結した結線図、第５図は回転子のすべりと
有効電力の関係を示す図、第６図は回転子の電気的等価
回路図、第７図は固定子側からみた電気的等価回路図、
第８図は複数個の導体のそれぞれを抵抗材により短絡す
ると共に固定子に巻装した巻線を直列に連結した場合の
速度とトルクの関係を示す図、第９図は固定子の巻線そ
れぞれを並列に電源に連結したときの速度とすべりの関
係を示す図、第１０図は固定子に複数種の極数を形成す
る巻線を施した結線図、第１１図は４極と８極における
速度とトルク特性との関係を示す図、第１２図は電圧移
相装置となす位相切換スイッチを固定子の巻線に連結し
た構成図、第１３図は電圧移相装置を単相変圧器と位相
切換スイッチにより形成した実施例図、第１４図は電圧
移相装置を誘導電圧調整器とした実施例図、第１５図は
固定子の巻線をデルタ結線またはスター結線に切換える
結線説明図、第１６図および第１７図は速度とトルク特
性どの関係図、第１８図は複数個の導体間に抵抗材を連
結した部分断面図、第１９図は自動制御の構成を示すブ
ロック図、第２０〜３０図は１〜シルク性図である。 １・・・誘導電動ｔ５３ｉ　　　　　２．３・・・回転
子コア４・・・回転子軸　　　　　５・・・導体６．７
・・・短絡環　　　８，８Ａ〜８Ｃ・・・回転子９・・
・非磁性コア　　　１０．１１・・・側部１２・・・通
ＦＡ１１１　　　　　１３・・・通気孔１４・・・軸　
　　　　　　１５．１６・・・軸受盤１７・・・連結棒
　　　　　１８・・・ナツト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　　　２６．２７
・・・すべり軸２８・・・ストップリング　２９・・・
中継軸３０・・・中継用歯車　　　３１・・・回動用歯
車３２・・・軸受台　　　　　３３Ａ、３３Ｂ・・・ギ
ヤー３４・・・ボルト　　　　　３５・・・パルスモー
タ−３６・・・駆動用歯車　　　３７・・・開口部３８
・・・電圧移相装置　　３９・・・排風孔４０・・・通
風孔　　　　　４１Ａ、４１Ｂ・・・巻線４２Ａ、４２
Ｂ・・・巻線　４５．４６・・・連結行程路４７・・・
電圧移相装置　　４８・・・結線切換スイッチ４９・・
・単相変圧器　　　５０・・・電圧移相装置５１・・・
誘導電圧調整器　５２・・・−次巻線５３・・・二次巻
線　　　　５４・・・高抵抗環５５・・・制御装置　　
　　５６・・・入出力回路５７・・・制御回路　　　　
５８・・・演算回路５９・・・記憶回路　　　　６０・
・・速度検出器６１・・・速度表示器 ６２・・・固定子回動位置検出器　６３・・・温度検出
器６４・・・キーボード　　　６５・・・電磁石６６・
・・電動機　　　　　６７・・・空気冷却装置６８・・
・極数切換スイッチ ６９・・・位相切換スイッチ 特許出願人　株式会社佐竹製作所 ０　　　５　口 寵ミ用！！Ｗ曖 Ｓ＝１　　　　　　　速度５１０ 第５図 第６図 第７図 第８図 Ｓ、１．Ｏｓ＝。 速度　Ｓ 第９図 第１１図 第１８図 収暇用；ν磁 ぼ旺１１９１ｓｌ隘 第１６図 第１７図 第１９図 第２０図 （直列） 第２１図 〔直列） （直列） 第２３図 第２４図 （直列） 第２５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）、複数個の回転子コアのそれぞれに装設した複数
   個の導体のそれぞれを連結して一体的な回転子に形成し
   、前記複数個の回転子コア間において前記複数個の導体
   を抵抗材によつて連結し、前記複数個の回転子コアと同
   心的に、かつ、その外周部に複数個の固定子を対峙並設
   し、前記複数個の固定子の巻線を直列に連結し、前記複
   数個の固定子のうち少なくとも１個の固定子に関連して
   前記複数個の固定子のうちいずれか一方の固定子に対峙
   する回転子の導体部分に誘起する電圧と他方の固定子に
   対峙する前記回転子の対応する導体部分に誘起する電圧
   との間に位相差を生じさせる電圧移相装置を設けた電動
   機において、前記抵抗材の固定子側からみた抵抗値を前
   記回転子導体の固定子側からみた抵抗値で除した値を２
   ５より小さくしたことを特徴とする可変速誘導電動機。
2. （２）、前記回転子導体の固定子側からみた抵抗値と前
   記抵抗材の固定子側からみた抵抗値の２倍の和を前記回
   転子導体の抵抗値で除した値が、前記複数個の固定子間
   に電圧の位相差を設けない場合の前記電動機の定格負荷
   トルク時におけるすべりの値の逆数よりも大きくした請
   求項（１）に記載の可変速誘導電動機。
3. （３）、前記回転子コア間は空間または非磁性体とした
   請求項（１）または（２）に記載の可変速誘導電動機。
4. （４）、前記複数個の固定子間に加える電圧の位相を０
   °から１８０°の範囲内において任意の位相のずれに設
   定できるように、前記抵抗材を関連的に前記固定子間に
   位置させて少なくとも１個の固定子を前記回転子と同心
   的に回動自在に形設して前記電圧移相装置に形成した請
   求項（１）〜（３）項のいずれかに記載の可変速誘導電
   動機。