JPH0227920B2 - - Google Patents

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。 〔従来の技術〕 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反
面、高価な周波数変換装置を必要とし、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、一般に高調波及び電
波が発生し、これによつてコンピユータその他の
各種電気制御機器の誤動作あるいはコンデンサの
過熱等の障害を招くことがある。このうち高調波
障害に対しては、フイ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、フイルターの設
置にはコストがかかる。電源周波数を変える方法
はまた、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。 電動機の極数を運転中に切変えて速度を制御す
る方法もあるが、この方法は、極数の変換によつ
て段階的に速度を変えることはできても、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。 電源の電圧を変えて速度を制御する更に他の方
法では、速度制御が連続的に行える反面、特に低
速度領域において効率が悪くなる欠点がある。 巻線型の誘導電動機においては、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があ
る。この方法は、比較的簡単に連続的な速度制御
が可能である反面、外部からブラシとスリツプリ
ングを介して花転子巻線回路へ抵抗を挿入するた
め、ブラシの消耗による保守点検を必要とする。
なお、かご形誘導電動機では、二次抵抗を変化さ
せて速度制御を行うことはできない。 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、
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
鉄心に跨つて共通に設置され、かつ両端がそれぞ
れ短絡環を介して相互に短絡されたかご形導体
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
せて給電することを特徴とした双鉄心かご形電動
機である。この電動機は、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ものである。した
がつて、この電動機では、始動特性の向上効果は
認められても、本来可変速電動機の提供が目的で
はないため、変速を必要とする負荷に対する動力
源としては適さないものである。 なお、上記特開昭54−29005号公報において、
起動から定常運転への移行に伴うトルクの急激な
両固定子巻線の給電回路への接続を直列接続とす
る中間ステツプを設けることが１例として記載さ
れているが、こうしてできることは、回転磁界の
位相のずれを0゜と180゜に限定できるだけであつ
て、変速制御ができるようになる訳ではない。し
かも、直列接続に切り換えたことにより、各固定
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つ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
を目的としてい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号公報における
「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ツプ」云々との記載
中、この直列接続は変速を目的とするものではな
いのである。 特開昭54−29005号公報に開示される誘導電動
機は、両固定子が作る回転磁界の位相のずれを0゜
と180゜の２点以外に調節かつ固定するための手段
を備えたものではない。そこで、比較のためにそ
のような手段を付加した誘導電動機を用意し、実
験的に位相を変化させてその運転特性（すべり−
トルク特性）をとつたところ、第２０図に示すよ
うな特性となつた。詳細は後述するが、本願発明
の誘導電動機により得られる特性が、第８図に示
す如く、巻線形誘導電動機の外部抵抗調節による
比例推移特性に非常に近い特性であるのに対し
て、特開昭54−29005号公報の電動機に位相調節
装置を付加したものでは、電動機を可変速の目的
に用いるのに適した比例推移的特性を明らかに得
られない。すなわち、両者間には、運転特性上明
確な差異があると言える。 また、特開昭49−86807号公報に提案されてい
る技術は、かご形ロータと多相巻線を備えたステ
ータとを有する非同期電気モータであつて、伝導
バー、短絡回路端環および強磁積層からなるもの
において、スチ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タータの異る
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
区分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ことを特徴とする非同期電気
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ための動力源と
しては運転することのできない等の重大な問題点
を未解決とするものであつた。 さらに、２組のロータに装設した複数個の導体
両端部を短絡環に連結し、２組のロータ間の中央
箇所で前記複数個の導体相互間を高抵抗体により
短絡し、前記２組のロータに対向して配設した２
組の固定子に巻装する巻線をそれぞれ並列して電
源に接続した機能について実験した結果を述べる
と、電圧の位相差が0゜と180゜においては２組の固
定子には同等の電流が流れ、２組の固定子から同
一トルクの総和とするトルクを得ることができる
が、その他の電圧の位相差においては、２組の固
定子に流れる電流に少なからず電流差が生じ、定
格電流内に制御するには大きな電流が流れる側の
固定子を対象として取り扱う必要から、他側の固
定子に流れる電流は定格電流以下となり、２組の
固定子の総和として得られるトルクを小さくし、
２組の固定子に流れる電流の差が大きい程トルク
性能と効率を低下する電動機となるものであり、
電圧の位相差が180゜の時を除いては位相差0゜と同
一の定格トルクを得ることができないという欠点
を掌握した。 〔発明が解決しようとする課題及び目的〕 本発明の目的は、上記２組の固定子に巻装する
巻線を電源に並列して接続することの欠点に着目
し、上記従来技術の欠点を解消し、上記特開昭54
−29005号公報および特開昭49−86807号公報に開
示されている技術の総和では奏することのできな
い特異なトルク特性を求め、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、最高回転速度時点とほ
ぼ同等の定格電流を作用させることにより現われ
る優れたトルク特性と効率とを有する可変速誘導
電動機を提供することである。 〔発明の概要及び作用〕 本発明によれば、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複数個の回転子コア
を有し、該回転子コアのそれぞれに連通して複数
個の導体が装設され一体的に形成された回転子
と、前記複数個の回転子コアのそれぞれに対峙し
て複数個の固定子コアが並設され、各固定子コア
に巻装された固定子巻線は相互に直列に連結され
た複数個の固定子と、前記複数個の回転子コア間
の前記空間又は非磁性体コア部に於いて前記複数
個の導体を抵抗短絡する連結材と、そして、前記
複数個の固定子のうちの特定の固定子がこれに対
峙する回転子の周囲に生ずる回転磁界と、他の固
定子がこれに対峙する回転子の周囲に生ずる回転
磁界との間に位相差を生じさせる電圧移相装置と
を有する可変速誘導電動機が提供される。 本発明は、任意手段によつて、それぞれの固定
子・回転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、この磁束の位相のずれに応
じて回転子導体に誘起する電圧が変化することに
より、即ち回転子導体に誘起する電圧を増減制御
することにより回転子の回転速度を任意に変え得
るものである。 ところで、複数個の固定子に巻装したそれぞれ
の巻線を直列に接続した構成と、複数個の回転子
コアに装設した複数個の導体のそれぞれを連結材
を介して短絡した構成とにより、次の２つの作用
が生まれる。即ち、回転子導体の各固定子に対応
する部分に誘起する電圧に基づき回転子導体に流
れる電流の大きさが等しくなるという作用と、固
定子間の電圧の位相差に起因するベクトル差分の
電流が複数個の回転子導体を短絡的に連結する連
結材を通つて流れるという作用が生まれる。これ
ら２つの作用の相乗効果により、電圧の位相差θ
によつて抵抗が電流の流れに作用する大きさを確
実に制御できる。すなわち、位相差θを変化させ
ることにより、すべりとは無関係に回転子導体に
流れる電流と連結材に流れる電流との比率を制御
することができる。その結果、位相差θの大きさ
を操作することにより、前記複数個の回転子導体
間を連結する連結材の作用は任意の大きさに定ま
り、かつ確実に作用させることができるので、起
動時は勿論のこと低速回転から高速回転までの全
域に亘り大きなトルクを安定的に得ることがで
き、それによつて効率も改善されるものである。 なお、本発明の可変速誘導電動機は、単相また
は３相等の多相電源に接続して使用され、その回
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、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る。なお、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。 〔実施例〕 本発明の実施例を第１図〜第２０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図及び第３図において、符号１は本発
明による誘導電動機であり、該誘導電動機１は以
下のような構成を有する。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
する。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
…の両端部は短絡環６，７により短絡される。ま
た、回転子コア２，３及び非磁性体コア９に、回
転子８の両側部１０，１１に連通する複数個の通
風洞１２…を設け、該通風洞１２…から回転子８
の外周部に向けては複数個の通気孔１３…が穿設
されている（第２図参照）。回転子８に装設され
た複数個の導体５…は、回転子コア２，３間の非
磁性体コア９部において、連結材、即ちニクロム
線、炭素混入鋼、通電性セラミツク等からなる抵
抗材ｒ…を介して短絡してある。第１図及び第３
図を参照すれば明らかなように、円筒状の機枠１
４の両側部には、軸受盤１５，１６が連結棒１７
…にナツト１８…を締めることにより一体的に組
付けられる。回転子８の両側部に冷却用翼車１
９，２０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、
回転子軸４を回転自在としてある。 固定子巻線２２，２３を施した第１固定子２４
と第２固定子２５とは、回転子コア２，３に対峙
する外側部において、機枠１４に並設される。機
枠１４と第１固定子２４、第２固定子２５との間
にはすべり軸受２６，２７を装設し、すべり軸受
２６，２７を機枠１４に嵌装したストツプリング
２８…によつて固定する。第２図及び第３図を参
照すれば明らかなように、第１固定子２４と第２
固定子２５の一側外周面には、ギヤー３３Ａ，３
３Ｂが嵌着されている。 機枠１４の外周部にはパルスモータ３５が載設
され、その駆動軸には、一体的に形成された第１
駆動歯車３６と中継歯車３４とが固着される。機
枠１４の外周部には更に、両端部に中継歯車３０
と第２駆動歯車３１とを有した中継軸２９を回転
自在に軸支した軸受台３２が装着される。第１駆
動歯車３６と第２駆動歯車３１とは、機枠１４に
設けられた開口部３７，３７から機枠１４内に臨
み、第１固定子２４に嵌着されているギヤー３３
Ａ及び第２固定子２５に嵌着されているギヤー３
３Ｂにそれぞれ噛合する。このように構成するこ
とにより、第１固定子２４と第２固定子２５と
は、パルスモータ３５の作動によつて回転子８と
同心的に回動する。第１固定子２４と第２固定子
２５とによつて電圧移相装置３８が構成される。
３９は機枠１４の外周囲部に穿設された排風孔、
４０は軸受機１５，１６に複数個穿設された通風
孔である。 次に第４図を参照して、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２固定子２５にスタ
ー結線を施した巻線２３は、第１固定子２４に同
様にスター結線を施した各巻線２２にそれぞれ直
列接続された後電源に連結される。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
を短絡して連結する。 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
電力を供給すると、固定子２４，２５に回転磁界
が生じ、この回転磁界に基づき回転子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に対する第２固定子２５の回動量をゼロと
したときには、それぞれの固定子２４，２５が作
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、連結材である抵抗材ｒ…には電
流が流れず、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３８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、そため、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
e〓₁，e〓₂の位相もθだけずれることになる。今、第
２固定子２５によつて回転子８の導体５…に誘起
される電圧e〓₂を基準にとり、該電圧をe〓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によつ
て導体５に誘起される電圧e〓₁は、e〓₁＝SEε^j〓とな
る。 第５図に示すグラフは、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ｒ…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゜＜θ＜180゜のときはそれよりも小さいこと
を示すものである。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、電源の角周波数を
ωとすれば、有効電力Ｐの極大は、すべりＳがＳ
＝（Ｒ／ωL）のときに現われる。 有効電力Ｐは誘導電動機１の駆動トルクに比例
するので、パルスモータ３５を作動して、電圧移
相装置３８を成す第１固定子２４と第２固定子２
５とを回動させることによつて導体５に誘起する
電圧を調整し、回転子８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ｒまでのそれぞれの抵抗をR₁，R₂，イン
ダクタンスをL₁，L₂、電源の角周波数をω、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
ようになる。符号I₁，I₂，I₃は各枝路を流れる電
流を示す。 第６図に示す等価回路を両固定子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
る。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は抵抗材ｒがないときの値に等しいことを意味
している。従つて、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の抵抗をR₁＝R₂＝Ｒと
すれば、作用する抵抗はＲ＋2rに増加したと同様
な結果となつている。 上記回転子８の回転により、冷却用翼車１９，
２０は、軸受盤１５，１６に穿設した通風口４０
…から機枠１４内に外気を吸引し、第１、第２固
定子２４，２５、巻線２２，２３を直接的に冷却
すると共に、通風洞１２…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
定的に作用させる。 第１、第２固定子２４，２５の回動は、パルス
モータ３５をスイツチにより正・逆回転させて行
うが、回動手段としては、パルスモータ３５に限
定される訳ではなく、他の正逆転モータでも、ま
たは気体、液体シリンダー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、また更に
は手動ハンドルによつて操作することもできる。
なお、図示実施例の場合、第１固定子２４と第２
固定子２５の双方を回動できるようになつている
が、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。固定子の回動駆
動装置の作動に関連した固定子の回動の解放及び
ロツクは、公知の任意の作動機構により行われ
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は直列に接続されているため、
巻線２２に商用３相電源から電力を供給すれば、
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の容易の大きさに相違が
あつても、それとは無関係に、それぞれの巻線２
２，２３に流れる電流の大きさは等しい。したが
つて、第１固定子２４と第２固定子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。この作用と、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
いう作用と、両固定子２４，２５が作る回転磁界
の磁束の位相差に基づく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…を介して流れるという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、
効率を改善し且つそれぞれの変速領域において大
きな駆動トルクを出すことができる。したがつ
て、負荷を連結した状態においても、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
は高トルク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の回転速度
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任意に行うことができ
る。 なお、巻線２２，２３を直列に接続した第１固
定子２４と第２固定子２５のそれぞれから回転子
８の導体５…に流れる電流の大きさに対する、複
数個の導体５…間に設けられた抵抗材ｒ…を介し
て流れる電流の比率は、抵抗材ｒ…の抵抗値およ
びすべりＳとは無関係に、Ｐ×θ（Ｐ＝極対数、
θ＝位相角）の値によつて決定される。上記比率
は、Pθ＝πで最大で、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２４，２５に定格電流を
流した場合において、位相角差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、最高速度計の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様に
得ることができる。また、第１、第２固定子２
４，２５の巻線２２，２３を直列に連結してあつ
ても、仮に導体５…間に連結材が設けられていな
い場合で位相差がある場合には、電流が流れにく
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固定子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８
の導体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）×（第１、第２固定子２４，２５のそれぞれか
ら回転子導体に誘起した電圧の差電圧）÷（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のときゼロで、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よりなるので、す
べりによつて異なる。したがつて、回転子８の導
体５…に流れる電流の大きさに対する、複数個の
導体５…間に装設された抵抗材ｒ…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
抗材ｒ…の抵抗値によつて異なる。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ような特性、即ち第９図に
示す如き特性となる。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速度制御の範囲が著しく狭
くなることを示す。なお、第９図に示す特性が、
その対象とする誘導電動機に関し、固定子巻線が
相互に並列に接続された、及び導体相互間を短絡
する連結抵抗材（高抵抗体）がある点で同一の構
成を備えた誘導電動機についての前述第２０図の
特象と異なるのは、主に連結抵抗材（高抵抗体）
の抵抗値の違いによるものである。 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、複数種の極数を形
成する巻線の結線方法について説明する。 第１固定子２４に２重巻線４１Ａ，４１Ｂを施
し、また第２固定子２５にも２重巻線４２Ａ，４
２Ｂを施し、巻線４１Ａ，４２Ａのそれぞれには
４極用と８極用の端子U₂，V₂，W₂およびU₄，
V₄，W₄を設け、巻線４１Ｂ，４２Ｂのそれぞれ
には６極用と12極用の端子U₁，V₁，W₁および
U₃，V₃，W₃とを設けてある。第１固定子２４の
巻線４１Ａと第２固定子２５の巻線４２Ａとを直
列に接続し、同様に両固定子２４，２５の巻線４
１Ｂと巻線４２Ｂとを直列に接続してある。さら
に詳細に説明すると、第１固定子２４の巻線４１
Ａの端子U₄，V₄，W₄は極数切換スイツチS₁を介
し、また巻線４１Ｂの端子U₃，X₃，W₃は極数切
換スイツチS₅を介してそれぞれ商用３相電源に連
結される。そして、巻線４１Ａの端子U₂，V₂，
W₂は極数切換スイツチS₃，S₈を介し、また巻線
４１Ｂの端子U₁，V₁，W₁は極数切換スイツチ
S₇，S₁₁を介してそれぞれ商用３相電源に連結さ
れる。 第１固定子２４の巻線４１Ａの端子X₂，Y₂，
Z₂は第２固定子２５の巻線４２Ａの端子V₂，
W₂，U₂に接続され、第１固定子２４の巻線４１
Ｂの端子X₁，Y₁，Z₁は第２固定子２５の巻線４
２Ｂの端子V₁，W₁，U₁に接続される。第２固定
子２５の巻線４２Ａの端子X₂，Y₂，Z₂は極数切
換スイツチS₄，S₉を介し、また巻線４２Ａの端子
U₄，V₄，W₄は極数変換スイツチS₂を介してそれ
ぞれ商用３相電源に接続される。第２固定子２５
の巻線４２Ｂの端子X₁，Y₁，Z₁は極数切換スイ
ツチS₁₀，S₁₂を介し、また巻線４２Ｂの端子U₃，
V₃，W₃は極数切換スイツチS₆を介してそれぞれ
商用３相電源に連結される。第１、第２固定子２
４，２５に施した巻線４１Ａ，４１Ｂおよび巻線
４２Ａ，４２Ｂの結線と極数切換スイツチS₁〜
S₁₂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な説明を省略する。 上記構成における作用を第１図〜第３図、第１
０図を併用して説明する。 第１固定子２４に巻装した巻線４１Ａと第２固
定子２５に巻装した巻線４２Ａの極数は４極と８
極であり、また、第１固定子２４に巻装した巻線
４１Ｂと第２固定子２５に巻装した巻線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。

〔発明の効果〕

上記に説明した本発明による可変速誘導電動機
によれば、電圧移相装置により流固定子間に生起
する回転磁界の磁束に位相のずれを生じさせるだ
けの簡単な操作により、回転子の回転速度を任意
に変えることができる。 また、それぞれの変速領域において最高回転時
点とほぼ同等の定格電流と定格トルクを確保する
ことができるもので、複数個の固定子それぞれの
巻線を電源に並列して接続することの欠点の解明
に基づいて、複数個の固定子それぞれの巻線を直
列に連結したことにより、負荷の大小に応じて滑
らかな起動制御ができることは勿論、負荷に定め
られた任意の特性による起動と変速を任意に制御
することができ、起動・停止・変速を頻繁に反復
する動力源に用いて顕著な効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による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断面図、第３図
は固定子の回動機構の一部を破断して示した平面
図、第４図は固定子巻線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
示すグラフ、第６図は回転子の電気的等価回路、
第７図は第６図の電気的等価回路を固定子側から
みたときの電気的等価回路、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
定子巻線を直列に連結したときのすべりとトルク
の関係を示すグラフ、第９図は固定子巻線のそれ
ぞれを電源に並列に連結したときのすべりとトル
クの関係を示すグラフ、第１０図は固定子に複数
種類の巻線を施し、スイツチにより極数を切換え
る場合の結線図、第11は４極と８極におけるすべ
りとトルクの関係を示すグラフ、第１２図は電圧
移相装置となす位相切換スイツチの固定子への結
線図、第１３図は電圧移相装置を単相変圧器と位
相切換スイツチとにより構成した実施例図、第１
４図は電圧移相装置を誘導電圧調整器で構成した
実施例図、第１５図は固定子巻線をデルタ結線ま
たはスター結線にスイツチにより切換える結線
図、第１６図及び第１７図はすべりとトルクの関
係を示すグラフ、第１８図は複数個の導体間に抵
抗材を連結したときの部分断面図、第１９図は本
発明による誘導電動機を自動制御する場合のブロ
ツク構成図、そして、第２０図は特開昭54−
29005号公報開示の電動機に移相装置を付加した
ときのすべりとトルクの関係を示すグラフであ
る。 １……誘導電動機、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……非磁性体コ
ア、１０，１１……側部、１２……通風洞、１３
……通気孔、１４……軸、１５，１６……軸受
盤、１７……連結棒、１８……ナツト、１９，２
０……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……すべり軸受、２８……ストツ
プリング、２９……中継軸、３０……中継歯車、
３１……第２駆動歯車、３２……軸受台、３３
Ａ，３３Ｂ……ギヤー、３４……ボルト、３５…
…パルスモータ、３６……第１駆動歯車、３７…
…開口部、３８……電圧移相装置、３９……排風
孔、４０……通風孔、４１Ａ，４１Ｂ……巻線、
４２Ａ，４２Ｂ……巻線、４５，４６……連結行
程路、４７……電圧移相装置、４８……結線切換
スイツチ、４９……単相変圧器、５０……電圧移
相装置、５１……誘導電圧調整器、５２……一次
巻線、５３……二次巻線、５４……高抵抗環、５
５……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、６
６……電動機、６７……空気冷却装置、８８……
極数切換スイツチ、６９……位相切換スイツチ。

Claims (1)

1. 【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
   して軸着した複数個の回転子コアを有し、該複数
   個の回転子コアに連通する導体を複数個設けて一
   体的に形成された回転子と、 前記複数個の回転子コアのそれぞれに対峙して
   複数個の固定子コアが並設され、各固定子コアに
   巻装された固定子巻線は相互に直列に連結された
   複数個の固定子と、 前記複数個の回転子コア間の前記空間又は非磁
   性体コア部に於いて前記複数個の導体を相互に抵
   抗短絡する連結材と、そして、 前記複数個の固定子のうちの特定の固定子がこ
   れに対峙する回転子の周囲に生ずる回転磁界と、
   他の固定子がこれに対峙する回転子の周囲に生ず
   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、 を有する可変速誘導電動機。 ２ 電圧移相装置は、特定の固定子を他の固定子
   に対して相対的に回動させる固定子回動手段から
   成ることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載
   の可変速誘導電動機。 ３ 電圧移相装置は、特定の固定子の固定子巻線
   と他の固定子の固定子巻線と電源との間に設けら
   れた位相切換スイツチから成り、該位相切換スイ
   ツチの選択的操作により、前記特定の固定子がこ
   れに対峙する回転子の周囲に生ずる回転磁界と前
   記他の固定子がこれに対峙する回転子の周囲に生
   ずる回転磁界との間に、段階的な位相差を生じさ
   せることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載
   の可変速誘導電動機。 ４ 複数個の固定子の各固定子巻線は、結線切換
   スイツチによりその結線がデルタ結線又はスター
   結線の何れかに切り換わることを特徴とした特許
   請求の範囲第１項記載の可変速誘導電動機。 ５ 電圧移相装置は、複数個の固定子の各固定子
   巻線間に配設される誘導電圧調整装置から成るこ
   とを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の可変
   速誘導電動機。