JPH02193551A

JPH02193551A - 電動機装置

Info

Publication number: JPH02193551A
Application number: JP26876389A
Authority: JP
Inventors: Isao Takahashi; 勲高橋; Tetsuhiko Ono; 大野　哲彦
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1989-10-16
Publication date: 1990-07-31

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］本発明は高速位置決めに適した電動機装置に関し、更に
詳細には、誘導電動機として動作させることができると
共に、ステップモータ的動作もさせることができる電動
機装置に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］位置決め
モータシステムには次の性能が要求される。

（１）　高速運転が可能な事。

（２）　制御運転が可能な事。

（３）　低速なめらか駆動ができる事。

（４）　拘束トルクが大きい事。

従来から使用されているステップモータは簡単な制御回
路構成にて位置決めが行なえ、がっ上記＋２）　、（３
）　、（４）項に関しては優れた性能を有しているが、
（１）項の高速運転に関しては必ずしも十分でない。

また、誘導電動機は電動機としては構造的に単純であり
、かつ、堅牢であり、また中速から高速運転に関して高
効率な運転が行なえる。しかしながら（２）〜（４）項
に関してはその能力を有していない。

また、直流電動機を使用したＤＣサーボモータシステム
や、同期モータを使用したＡＣサーボモータシステムは
上記（１）〜（４）の性能を−通り有しているが、シス
テムが複雑であると共に精密な回転速度センサや位置セ
ンサが必要となる。

そこで、本発明の目的は、高速回転状態と低速回転状態
とを簡単な構成で得ることが可能な電動機装置を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するための本発明は、所定数の歯を有す
る回転子磁心と、前記回転子磁心に所定極数となるよう
に巻き付けられた回転子巻線と、前記回転子磁心と同軸
的に配置され、かつ前記回転子磁心と異なる数の歯を有
している固定子と、前記回転子巻線と同一極数を有する
ように前記固定子に巻き付けられた第１の固定子巻線と
、前記回転子巻線と異なる極数を有するように前記固定
子に巻き付けられた第２の固定子巻線と、前記第１の固
定子巻線に交流を選択的に供給し、前記第２の固定子巻
線に交流又は脈流を選択的に供給する電源回路とから成
る電動機装置に係わるものである。なお、本願において
上記脈流はパルス列から成る脈流（近似脈流）であって
もよい。

［作　用］本発明において、第１の回転子巻線に交流を供給すると
、固定子巻線の極数と回転子巻線の極数とが一致してい
るので、誘導電動機として回転する。一方、第２の回転
子巻線に多相交流又は脈流を供給すると、回転子と固定
子との波数の相違により、リラクタンスが最低となるよ
うに回転子が回転する。歯の数を多くすると低速回転が
可能になり、目的位置での停止を容易に達成することが
できる。

［実施例］次に、第１図〜第７図を参照して本発明の一実施例係わ
る電動機装置を説明する。

三相電動機の固定子は第３図に示す固定子磁心（鉄心）
１とここに巻き付けられた第１及び第２の固定子巻線２
．３とから成る。第１図には第１及び第２の固定子巻線
２．３の一相分のみが示されているが、実際には第６図
に示す如く、第１の固定子巻線２．はＵ、■、Ｗの三相
を有し、第２の固定子巻線３はＡ、Ｂ、Ｃの三相を有す
る。

固定子磁心（鉄心）１は第３図に示すように突極として
働く歯４を全内周に有し、この歯４の相互間の消５に第
５図に示すように第１及び第２の固定子巻線２．３が埋
め込まれている。なお、第１及び第２の固定子巻線２．
３は分布巻きされている。歯４の数は１２ｎ（但しｎは
整数）に決定されている。この歯数を示す値の１２は３
相４極によって決定されたものである。

回転子は第４図に示す回転子磁心（鉄心）６とここに巻
き付けられた第２図に示ず４極の回転子巻線７とから成
る。第２図には４極の回転子巻線７の一相分のみが示さ
れているが、実際には第６図に示す第１の固定子巻線２
と同様にＵ、Ｖ、Ｗの３相を有し、一般の三相巻線形誘
導電動機と同゛様に短絡されている０回転子磁心６にも
第４図に示す如く歯８が設けられており、この歯８の相
互間の溝９に巻線７が埋め込まれている０回転子磁心６
の歯８の数は固定子磁心１の歯数と異なり、この実施例
では１２ｎ＋２に設定されている。

第７図に示すように、第１の固定子巻線２を構成する各
相巻線Ｕ、■、Ｗはスイッチ１０を介して三相交流電源
回路１１に接続されている。一方、第２の固定子巻線３
を構成する第１、第２及び第３巻１１Ａ、Ｂ、Ｃはスイ
ッチ１２を介して三相交流電源回路１１に接続されてい
る。三相交流電源回路１１は可変電圧及び可変周波数型
インバータを含む。

この電動機装置を使用して、回転子に結合された被位置
決め物体を所定位置まで移動し、そこに位置決めする場
合には、まず、三相交流電源回路１１からスイッチ１０
を介して第１の固定子巻線２に三相交流を供給する。こ
の時、２極綱成の第２の固定子巻線３は実質的に無関係
であり、４極の第１の固定子巻線２と４極の回転子巻線
７とから成る誘導電動機によって回転子が回転する。こ
の回転は誘導電動機作用に基づいているので、高速回転
状態を得ることができる。目的位置近傍に近づいたら、
スイッチ１０をオフに制御し、代ってスイッチ１２をオ
ン制御する。これにより、２極梢成の第２の固定子巻線
３に三相交流電圧が印加される。この時、回転子巻線７
は４極構成であるので、固定子と回転子との間に誘導電
動機作用は生じない、しかし、回転子磁心１の歯数と回
転子磁心６の歯数とが一致していないので、リラクタン
ス（磁気抵抗）が最小になるように回転子が回転する。

即ち、リラクタンスモータとして動作する。この時の回
転数Ｎは電源周波数をｆ、回転子の歯数を（１２ｎ＋２
）とするとＮ＝ｆ／２＜１２ｎ＋２）（ｒｐｍ）となり、かなりの低速状態が得られる０例えば、固定子
歯数を９６とした場合には誘導電動機の回転数に対して
１：２４．５の減速比を得ることができる。

三相交流電源回路１１は三相インバータを含んで周波数
及び電圧を制御するように構成されているで、所望位置
に近づくに従って周波数及び電圧を下げることによって
一層の低速状態を得ることができる。また、所望位置が
得られた時に保持トルク（拘束トルク）のみを与えるこ
ともできる。

［別の実施例］第８図〜第１０図は、第１図〜第７図に示した４極固定
子巻線２と２極固定子巻線３とを付勢するための電源回
路を変形した電動機装置を示す。

この実施例の装置は、直流電源３０とインバータ３１と
切換回路３２と中性点ライン３２とを有する。インバー
タ３１は６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６と６個のダイオ
ードＤ１〜Ｄ６とを一対の直流電源ライン３０ａ、３０
ｂ間にブリッジ接続した３相ブリツジインバータである
。このインバータ３１の第１、第２及び第３相出カライ
ン３３．３４．３５は第７図と同様にスイッチ１０．１
２を介して固定子巻線２．３に接続されている。なお、
２極の固定子巻線Ａ、Ｂ、ＣはＹ結線され、この中性点
ライン３２が一方の直流電源ライン３０ａに選択的に接
続される。

高速回転状態を得るために誘導電動機として動作させる
時辷は、第８図のスイッチ１０をオンにし、スイッチ１
２をオフに操作する。これにより、４極固定子巻線２に
３相交流が供給される。

リラクタンスモータとして動作させる場合には、第８図
のスイッチ１０をオフにし、スイッチ１２をオンにする
。また、インバータ３１の上側の３個のトランジスタＱ
１、Ｑ３、Ｑ５をオフ制御し、下側の３個のトランジス
タＱ２　、Ｑ４　、Ｑ６を正弦波を発生させるようにパ
ルス幅変調する。この動作時の回路を第９図で示すこと
ができる。インバータ３１のトランジスタＱ１　、Ｑ３
　、Ｑ５をオフ制御し、Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６のみをパルス
幅変調制御すると、第１０図に示すように直流バイアス
を加えた電流ＩＵ、ＩＶ、ＩＮを流すことができる。こ
れにより、回転磁界の起磁力のピーク値が増加し、リラ
クタンス力及び回転力が増加する。

リラクタンスモータの動作のための電流の供給及び停止
の制御はトランジスタＱ２　、Ｑ４　、Ｑ６のオン・オ
フで達成することができる。また、リラクタンスモータ
動作時において、特定の固定子巻線に電流を流し続ける
ことによって回転子を所望位置に拘束することができ、
位置決めを容易且つ確実に行うことができる。

［変形例］本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。

（１）　２極固定子巻線３のための電源回路を第１１図
に示すように、第１、第２及び第３の交流電源４１Ｕ、
４１Ｖ、４１ＷをＹ結線した３相電源４１の出力ライン
４２．４３．４４にダイオード４５．４６．４７から成
る半波整流回路とスイッチ１２とを介して各相巻線Ａ、
Ｂ、Ｃを接続し、各巻線の中性点を３相電源４１の中性
点に接続した構成にしてもよい。

（２）　第２の固定子巻線３の極数を回転子巻線７の極
数の１７２にする代りに２倍にしてもよいし、更に別の
比にしてもよい、第１及び第２の固定子巻線２．３の極
数は４Ｎ！、２極に限定されるものでなく、８４ｆｆｉ
、４極等に任意に変えることができる。

（３）　三相以外の多相交流モータにも適用可能である
。

（４）　ブレーキ手段を有する時又は拘束トルクを与え
る必要がないときは、三相交流電源回路１１からインバ
ータを省いてもよい。

（５）　固定子巻線２．３を別の電源回路に接続しても
よい。

（６）　第８図及び第１１図において、スイッチ１２の
代りに中性点ライン３２にスイッチを設けてもよい。

（７）　　Ｉｉ２流の代りに、第１０図の位相関係で３
相のパルス列を発生させてもよい。

［発明の効果］上述の如く本発明によれば一台の電動機によって複数の
回転状態を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる電動機の固定子の一相
分を示す原理図、第２図は回転子の一相分を示す原理図、第３図は固定子
磁心の歯を示す断面図、第４図は回転子磁心の歯を示す
断面図、第５図は第１及び第２の固定子巻線と固定子磁
心との関係を示す断面図、第６図は三相分の第１及び第２の固定子巻線を示す断面
図、第７図は駆動回路を示す回路図、第８図は別の実施例の電動機装置を示す回路図、第９図
は第８図の装置をリラクタンスモータ動作させた場合の
駆動回路を示す回路図、第１０図はリラクタンスモータ
動作時の各相巻線の電流を示す波形図、第１１図は変形例の電動機装置を示す回路図である。１・・・固定子磁心、２・・・第１の固定子巻線、３・
・・第２の固定子巻線、４・・・歯、５・・・溝、６・
・・回転子磁心、７・・・回転子巻線、８・・・歯、９
・・・清。

Claims

【特許請求の範囲】［１］所定数の歯を有する回転子磁心と、前記回転子磁心に所定極数となるように巻き付けられた
回転子巻線と、前記回転子磁心と同軸的に配置され、かつ前記回転子磁
心と異なる数の歯を有している固定子と、前記回転子巻
線と同一極数を有するように前記固定子に巻き付けられ
た第１の固定子巻線と、前記回転子巻線と異なる極数を
有するように前記固定子に巻き付けられた第２の固定子
巻線と、前記第１の固定子巻線に交流を選択的に供給し
、前記第２の固定子巻線に交流又は脈流を選択的に供給
する電源回路とから成る電動機装置。