JPH03212143A - 複数固定子誘導同期電動機 - 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〕 本発明は同期電動機に関する。

〔従来の技術〕

一般に同期電動機は、その回転子を固定子巻線の作る回
転磁界の回転速度すなわち同期速度近くまで加速する起
動機と、回転子巻線の直流励磁が必要である。

この起動機を省略して同期電動機自体に起動このトルク
を持たせるように考案されたのが誘導同期電動機で、こ
れは起動時には回転子巻線を短絡して誘導電動機として
起動するために起動機は必要としないが、同期運転に必
要な回転子巻線の直流励磁のために、ブラシを必要とす
る。なすわち、回転子の回転速度が同期速度に近づくと
回転子巻線の短絡を開放して外部の直流電源からブラシ
を介して回転子巻線に直流電流を流して回転子に磁極を
作り、この磁極が固定子巻線の作る回転磁界に引張られ
て回転子は同期速度で回転する。このブラシは保守点検
を必要とすることから保守費が嵩み、ブラシレス構造の
同期電動機の開発が望まれている。

このブラシレス構造の同期電動機としては、従来から永
久磁石形やリラクタンス形があるが、トルクが小さく、
減磁の問題や、低力率等の欠点があるため小容量のもの
に限られている。またランゾル形やインダクタ形の同期
電動機は磁路の構成が複雑で大型となる欠点があった。

また交流励磁器と回転整流器を用いる方法も同様である
。また回転子巻線にダイオードを接続してインバーター
の方形波電圧による高調波磁界を利用するブラシレス自
励形三相同期電動機は回転子の界磁起磁力が不足で十分
な出力が得られない欠点がある。更には三相の固定子巻
線の一相にダイオードを挿入して固定子の作る正相分回
転磁界に静止磁界を重畳して、同期速度で回転する回転
子巻線に静止磁界による交流電圧を誘起させて、これを
ダイオードで整流することによって回転子巻線を直流励
磁して、正相分回転磁界を作用させて同期トルクを発生
するブラシレス自励形三相同期電動機があるが、これは
誘導機始動が不可能なために、回転子鉄心の渦電流によ
る起動となり起動トルクが小さい欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって起動トルクが大きく、さらにに同期トルクも
大きく、しかもブラシを必要とせず、保守点検が容易で
構造が簡単で専用の起動機も必要としない同期電動機の
提供を技術的課題とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するために、同一回転軸上に任意の間隔
をおいて設けた複数個の回転子コアに巻装した回転子巻
線のそれぞれを並列に接続すると共に、該回転子巻線の
端子間にダイオードを接続した回転子と、前記各回転子
コアにそれぞれ対向して周設した複数個の固定子と、前
記複数個の固定子のうち特定の固定子がこれに対峙する
回転子コアの周囲に生じる回転磁界と他の固定子がこれ
に対峙する回転子コア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及び前記複数個の固定
子に設けた直流励磁回路とにより構成すること、あるい
は同一回転軸上に任意の間隔をおいて設けた複数個の回
転子コアに巻装した回転子巻線のそれぞれを並列に接続
した回転子と、前記各回転子コアにそれぞれ対向して周
設した複数個の固定子と、前記複数個の固定子のうち特
定の固定子がこれに対峙する回転子コアの周囲に生じる
回転磁界と、他の固定子がこれに対峙する回転子コアの
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、前記回転軸に直結した整流回路を有する回
転電機子と、該回転電機子に対向して周設した直流励磁
用の固定子を設けると共に、前記回転電機子の整流回路
の直流出力を、前記複数個の回転子コアに巻装した回転
子巻線にダイオードを介して並列に接続して構成した。

更に本発明は同一回転軸上に任意の間隔をおいて設けた
複数個の突極形回転子コアに巻装した回転子巻線のそれ
ぞれを並列に接続すると共に、該回転子巻線の端子間に
ダイオードを接続し、さらに前記複数個の突極形回転子
コアの外周上に装着した複数個の導体のそれぞれを連通
状に連結して、その両端部において該導体を短絡する短
絡環を設けた回転子と、前記各突極形回転子コアにそれ
ぞれ対向して周設した複数個の固定子と、前記複数個の
固定子のうち特定の固定子がこれに対峙する突極形回転
子コアの周囲に生じる回転磁界と、他の固定子がこれに
対峙する突極形回転子コア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及び複数個の固定
子に設けた直流励磁回路とにより構成すること、あるい
は同一回転軸上に任意の間隔をおいて設けた複数個の突
極形回転子コアに巻装した回転子巻線のそれぞれを並列
に接続すると共に、前記複数個の突極形回転子コアの外
周上に装着した複数個の導体のそれぞれを連通状に連結
してその両端部において該導体を連絡する短絡環を設け
た回転子と、前記各突極形回転子コアにそれぞれ対向し
て周設した複数個の固定子と、前記複数個の固定子のう
ち特定の固定子がこれに対峙する突極形回転子コアの周
囲に生じる回転磁界と、他の固定子がこれに対峙する突
極形回転子コア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、前記回転軸に直結した整
流回路を有する回転電機子と、該回転電機子に対向して
周設した直流励磁用の固定子を設けると共に、前記回転
電機子の整流回路の直流出力を前記複数個の突極形回転
子コアに巻装した回転子巻線に並列に接続して構成した
ことにより前記課題を解決するための手段とした。

〔作　用〕

複数固定子誘導電動機の電圧移相装置の作用について本
出願人は特願昭６１−１２８３１４号においてその詳細
を説明している。

本発明によると、先ず同一回転軸上に設けた複数個の回
転子コアに巻装した回転子巻線をそれぞれ並列に結線し
て該回転子巻線の端子間にダイオードを接続した回転子
と、固定子巻線および直流励磁回路を設けた複数固定子
より構成されたものにおいては、起動時には複数個の固
定子巻線の作る回転磁界によって複数個の回転子巻線に
誘起される電圧が同相になるように、すなわち回転子巻
線間を還流する電流が流れるように、従って回転子巻線
の端子間に接続したダイオードには電流が流れないよう
に、電圧移相装置を作動させて一般の誘導電動機として
起動する。起動後回転子の回転速度が上昇して回転磁界
の回転速度すなわち同期速度に近づくと、回転磁界によ
る回転子巻線の誘起電圧は小さくなる。ここまでは誘導
電動機としての動作であるが、すベリＳがＳ＝０．０５
に近づいた時に同期運転に入る。これは次のようにして
行う。

先ず複数個の固定子のうち特定の固定子がこれに対峙す
る回転子コア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コアの周囲に生じる回転磁界との間
にＩｎ度の位相差を生じさせるように電圧移相装置を作
動させる。

このようにすると今まで回転子巻線間を還流して流れて
いた電流が流れなくなり、回転子巻線の端子間に接続し
たダイオードを通じて電流が流れるようになる。

この回転磁界によって回転子巻線に流れる電流は回転子
が同期速度になるとすべりが零になるので流れなくなり
、同期運転ができない。そこで、固定子に設けた直流励
磁回路を作用させると、この直流励磁回路によって静止
磁界が生じ、回転子巻線はこの静止磁界と鎖交して交流
の電圧を誘起するようになる。この交流電圧は回転子の
回転速度が大になるほど大きくなる。

この交流電圧の位相は前記電圧移相装置と連動させであ
るので、この交流電圧が回転子巻線の端子間に接続され
たダイオードに印加され、整流された電流が回転子巻線
に流れるように作用して回転子コアは磁極を形成し、固
定子巻線の作る回転磁界に引張られて回転子は同期速度
で回転する。

ここで同期トルクを考察してみるに、複数個の固定子の
うち特定の固定子が作る回転磁界のそれよりも１８０°
移相されるが、前記静止磁界によって特定の固定子と対
峙する回転子の回転子巻線に流れるダイオードで整流さ
れた電流の方向も他の回転子巻線のそれとは逆方向にな
るので、同期トルクはすべての回転子において同一の方
向となり、同期トルクはすべて加算されることになって
、本発明の誘導同期電動機は複数固定子ではあるがその
合計の容量は、従来のブラシを有する誘導同期電動機と
同等である。

以上のように、本発明の複数固定子誘導同期電動機は、
起動時には従来の誘導電動機の原理で起動するから起動
トルクが大きく、従って他の特別の起動機を必要としな
い。また同期速度においては回転子巻線が直流励磁巻線
の作用をするので同期トルクが大きく、ブラシなどの保
守を必要としない同期電動機を提供することが可能とな
った。

また前記直流励磁回路にかえて、回転軸に整流回路を有
する回転電機子と、それに対向して周設した直流励磁用
の固定子を設け、前記整流回路の直流出力を回転子巻線
に並列に接続し、回転子巻線を直流励磁することによっ
て同期運転することも可能である。

また、複数個の回転子コアを突極形とし、その複数個の
突極形回転子コアに巻装した回転子巻線のそれぞれを並
列に接続すると共に該回転子巻線の端子間にダイオード
を接続し、さらに突極形回転子コアの外周上にカゴ形回
転子導体を設けて回転子を構成したものは、起動時には
複数個の固定子野作る回転磁界がすべて同相になるよう
に電圧移相装置を作動させ、前記回転磁界により回転子
コアに巻装した回転子巻線には還流電流が流れ、カゴ形
回転子導体にも電流が流れて起動する。同期運転時には
特定の固定子の作る回転磁界の位相を電圧移相装置によ
って１８０°移相すると、突極形回転子コアに巻装した
回転子巻線の前記還流電流と、カゴ形回転子導体の電流
とが流れないようになる。このとき固定子に設けた直流
励磁回路を作用させると直流励磁回路の静止磁界により
突極形回転子コアに巻装した回転子巻線に交流電圧が生
じ、よってその回転子巻線の端子に接続したダイオード
を通じて整流電流が流れる。この整流電流で回転子巻線
を直流励磁することによって同期運転することも可能で
ある。また前述の通り、この場合も固定子の直流励磁回
路にかえて回転軸に直結した整流回路を有する回転電機
子と、それに対向して周設した直流励磁用の固定子を設
け、前記整流回路の直流出力を回転子コアに巻装された
回転子巻線に並列に接続し、その回転子巻線を直流励磁
することによって同期運転することも可能である。

ところで上記直流励磁回路は複数個の固定子巻線の１相
を利用して、サイリスタとダイオードを逆極性に並列に
接続した回路を前記巻線の一相に挿入し、サイリスタの
点弧角を変えてその巻線に直流分電流を流すことによっ
て静止磁界を作ることも可能である。

なお、電圧移相装置としては本出願人が特願昭６１−１
２８３１４号において固定子の位置を回転軸のまわりに
機械的に回動させるこきによって変える方法と、固定子
巻線の接続をスイッチによって切換えて行う方法の２つ
を説明している。

以上のような構成によって、起動トルクが大きく、さら
に同期トルクも大きり、シかもブラシを必要とせず、保
守点検が容易で構造が簡単で専用の起動機を必要としな
い同期電動機を提供することが可能となった。

ところで、前記固定子巻線を励磁する電源は、商用周波
数の交流電源かまたはインバーターを利用した可変周波
数電源を利用できる。また単相においても多相において
も利用できるものである。上記可変周波数電源を利用す
ると、同期速度の変更が容易に可能となり、その場合で
も通常の誘導電動機の始動トルクで起動可能であり、利
用分野は大きく拡大し、安価な同期電動機の提供が可能
となった。

〔実施例〕

本発明は主として２固定子誘導向期電動機を主構成とし
て詳細を説明するが、固定子数はこれに限定されないこ
とは言うまでもない。また固定子巻線の結線も並列、直
列、スター結線、デルタ結線のいずれでもよい。さらに
２相、３相、多相のどちらでもよい。また回転子巻線も
同様である。すでに本出願人は、特願昭６１１２８３１
４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っている。

たとえば、電圧移相装置によって、複数個の固定子のう
ち特定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の位相差を、たとえば同相すなわ
ち電気角で０°とした場合、回転子導体に流れる電流は
回転子導体を還流し、たとえば電気角で１８０°とした
場合、回転子導体に流れる電流は回転子コア間で回転子
導体間を連結した連結材を通じて流れることなどを詳説
している。

更に電圧移相装置の構成については、固定子を回動させ
るものや、固定子巻線の結線の切換えを行うものなどを
示しているが、本発明において、特に固定子巻線の結線
の切換を行なって電圧移相装置を構成すると、前記電気
角の００から１８０°への切換は瞬時に行なえるため同
期速度への引き込みは容易となる。また回転速度を検出
するセンサーと、直流励磁回路と、電圧移相装置の制御
装置とを設けて連絡すると、同期速度への引き込みが自
動化できると共に、万一税調した場合でも、回転速度を
検出するセンサーの信号により即座に同期運転から誘導
電動機の運転に切換え可能であり、一般の同期電動機の
ように税調から急激に停止することがなく事故防止が簡
単にできるものとなる。

第１図により本発明の第１の実施例を説明する。まず符
号２０は２固定子誘導向期電動機の固定子側を示す。ま
た符号３０は同じく回転子側を示す。

固定子側２０は、スター結線した２つの固定子巻線２１
．２２が並列に３相交流電源Ｒ，Ｓ。

Ｔに接続されている。さらに固定子側２０には固定子巻
線２１．２２とは別に直流励磁回路の直流励磁巻線４０
が設けである。一方、回転子側３０の同一回転軸１０上
に設けた回転子コアに巻装された回転子巻線３１．３２
は並列に接続し、該回転子巻線の端子間にダイオード３
３゜３４が接続されている。ここで固定子巻線２１に対
峙する回転子巻線３１に誘起する電圧をＥｌ、Ｅ２．Ｅ
３とし、固定子巻線２２に対峙する回転子巻線３２に誘
起する電圧をＥ１εＪｆｌＥ２Ｊｊ　　Ｅ３Ｊ［ｌとす
る。ここでθは電圧の位相差角である。

以上の構成による作用を説明する。まず起動時には、回
転子巻線３１．３２の誘起電圧の位相差角θ＝０°にな
るように固定子巻線２１゜２２が結線された状態で電源
に投入して起動する。このようにすると固定子巻線２１
．２２に電源から三相電流が流れてそれぞれ同相の回転
磁界を生じ、回転子巻線３１．３２に電圧が誘起される
。この場合の誘起電圧の位相差角θ＝０°であるから、
回転子巻線に流れる電流は回転子巻線３１から回転子巻
線３２へ環流するように流れ、回転子巻線の端子間に接
続されたダイオード３３．３４には電流が流れない。従
って起動トルクは第７図に示すような従来の誘導電動機
と同じ特性で起動し、起動トルクは大きく、特別の別個
の起動機を必要としない。起動後、回転子の回転速度が
上昇して回転磁界の回転速度すなわち同期速度に近づく
と、すベリＳが小さくなるので回転磁界による回転子巻
線の誘起電圧Ｅ１．Ｅ２．Ｅ３は小さくなる。ここまで
は誘導電動機としての動作であるが、すべりＳ、＝　（
１，（１５に近づいた時に同期運転に引入れる。これは
次のようにしておこなう。

先づ電圧移相装置によって二つの固定子巻線２１．２２
の一方たとえば固定子巻線２２の位置を、当該固定子の
コアを回転軸のまわりに回動させることによって変えて
、二つの固定子巻線２１．２１の作る二つの回転磁界の
位相差角が１８００になるようにする。このようにする
と二つの回転子巻線３１．３２の誘起電圧の位相差角θ
がθ＝１８０°となり、今まで回転子巻線３１から回転
子巻線３２の回転磁界による電流は環流しなくなり、回
転子巻線の端子間に接続したダイオード３３．３４を流
れるようになる。

したがって回転子巻線３１．３２にこのダイオド３３．
３４を通じて整流された電流が流れるようになる。この
回転磁界によって回転子巻線に流れる整流電流は、回転
子の回転速度が同期速度になると、すベリＳがＳ＝Ｇに
なるので、流れなくなって同期運転は出来ない。そこで
固定子に設けた直流励磁巻線４０を作用させる。

すなわち直流励磁巻線４０に直流電流を流して静止磁界
を作ると、回転子巻線３１．３２はこれらの静止磁界と
鎖交して交流の電圧を誘起する。この静止磁界による交
流電圧は回転子の回転速度が大きくなるほど大きくなる
。この静止磁界による交流電圧の位相は直流励磁巻線４
゜が前記移相装置と連動させであるので、二つの回転子
巻線３１．３２に誘起する静止磁界による交流電圧の位
相差角θはθ＝　１８０’となり、これらの交流電圧に
よって回転子巻線の端子間に接続したダイオード３３．
３４を通じて整流された電流が回転子巻線３１．３２に
流れ、回転子コアは磁極を形成し、固定子巻線２１，２
２の作る回転磁界に引張られて回転子は同期速度で回転
するようになる。この時の同期トルクは第７図に示すと
おりである。この同期トルクは前記静止磁界の強さに比
例するので、大きな同期トルクを得ることが可能である
。ここでさらにこの同期トルクを考察して見るに、同期
運転時には電圧移相装置によって固定子巻線２２の作る
回転磁界の位相が固定子巻線２１のそれに対して１８０
°移相され、さらに前記静止磁界によって回転子巻線３
２に誘起する交流電圧の位相も回転子巻線３１のそれに
対して１８ｏ０移相されて、整流電流が回転子巻線を環
流しない方向すなわちそれぞれの回転子巻線からダイオ
ド３３．３４を通じて流れるので、同期トルクは２つの
回転子において同一の方向となり、同期トルクは加算さ
れることになって、本発明の誘導同期電動機は２固定子
ではあるが、その合計の容量は従来のブラシを有する誘
導電動機と同等である。

以上のように、本発明の複数固定子誘導同期電動機は、
起動時には従来の誘導電動機の原理で起動するから起動
トルクが大きく、従って他の特別の起動機を必要としな
い。

また同期速度においては、回転子巻線が直流励磁巻線す
なわち界磁巻線の作用をするので、同期トルクが大きく
、ブラシなどの保守を必要としない同期電動機を提供す
ることが可能となった。

さて本実施例では回転子巻線の誘起電圧に位相差を設け
る電圧移相装置として、一方の固定子のコアを回転軸の
まわりに回動させる方法を記載したが、固定子巻線の結
線変更すなわち固定子巻線の両端子を入換えて結線する
ことによって電気的に位相差角θをθ＝０°からθ＝１
８０°に切換えることも可能である。

また本実施例では電源として商用電源を用いる方法を記
載したが、インバータのような可変周波数電源を用いる
ことによって任意の同期速度で運転することも可能であ
る。

次に第２の実施例を第２図によって説明する。

この実施例が前記第１の実施例と異なる点は、同期運転
時に必要な回転子巻線の直流励磁の方法である。なすわ
ち回転軸１０には回転電機子形交流発電機５０が直結さ
れ、その電機子巻線５６の出力電圧を整流回路５５によ
って整流し、その直流出力端子を並列に接続された回転
子巻線３１．３２にダイオード３３．３４を介して並列
に接続する。また前記回転電機子形交流発電機５０の固
定子側５１は同期運転時には直流励磁巻線５３に直流電
源５４から直流電源を流して励磁して、回転電機子５６
に交流電圧を誘起させて、この交流電圧を整流回路５５
によって整流し、この整流された電流を回転子巻線３１
．３２に分流させることによって回転子巻線３１．３２
を直流励磁して、固定子巻線２１゜２２の作る回転磁界
と作用させて同期運転させる。

この方法は回転子巻線３１．３２に流れる整流電流を整
流回路５５によって全波整流とすることができるので、
前記第１の実施例の半波整流のものより同期トルクが大
になる利点がある。

次に第３の実施例を第３図及び第４図によって説明する
。

この実施例が前記第１の実施例と異なる点は回転子側６
０の構成が異なることである。

すなわち第３図に示すように回転子側６０の同一回転軸
１０上に設けた２つの突極形回転子コア６１．６２に巻
装した回転子巻線６３．６４のそれぞれを並列に接続す
ると共に、該回転子巻線６３．６４の端子間にダイオー
ド６８を接続し、さらに第４図の回転子の断面図に示す
ように前記突極形回転子コア６１．６２の外周上に装着
した複数個の導体６６のそれぞれを連通状に連結してそ
の両端部において該導体を短絡する短絡環６７を設けた
カゴ形導体６９を設けである。

ここで突極形回転子コアは２極として図示されているが
、勿論２極に限定されるものではない。ここで固定子巻
線２１に対峙するカゴ形導体６９に誘起する電圧を図の
方向にＥｌとし、同じく回転子巻線６３に誘起する電圧
を図の方向にＥ２とする。また固定子巻線２２に対峙す
るカゴ形導体６９に誘起する電圧を図の方向にＥ１εＪ
ｌｌとし、同じく回転子巻線６４に誘起する電圧を図の
方向にＥ２εｊｅとする。ここでθは電圧の位相差角で
ある。

以上の構成による作用を説明する。

まず起動時には、カゴ形導体６９と回転子巻線６３．６
４の誘導電圧の位相差角θがθ＝００になるように固定
子巻線２１．２２が結線された状態で電源に投入して起
動する。このようにすると固定子巻線２１．２２に電圧
から三相電流が流れてそれぞれ同相の回転磁界を生じ、
カゴ形導体６９と回転子巻線６３．６４に電圧が誘起さ
れる。この場合の誘起電圧の位相差角θはθ＝０６であ
るから、カゴ形導体には両端の短絡環を通しで導体に電
流が環流し、また回転子巻線に流れる電流は回転子巻線
３１から回転子巻線３２へ環流するように流れる。従っ
て回転子巻線の端子間に接続されたダイオード３３には
電流が流れない。

このときの起動トルクはカゴ形導体６９の誘導電動機と
してのトルク特性と回転子巻線３１゜３２の誘導電動機
としてのトルク特性の合成となり起動トルクは大きい。

次に起動後回転子の回転速度が上昇して同期速度に近づ
くとすベリＳが小さくなるのでカゴ形導体６９の誘起電
圧Ｅ１と回転子巻線６３゜６４の誘起電圧Ｅ２とは小さ
くなる。

ここまでは誘導電動機としての動作であるが、すベリＳ
がＳ＝０．０５に近づいた時に同期運転に引入れる。こ
れは第１の実施例で述べたように、電圧移相装置によっ
て二つの固定子巻線２１．２２の作る二つの回転磁界の
位相差角が１８０°になるようにする。このようにする
とカゴ形導体６９および回転子巻線３１．３２の誘起電
圧の位相差角θがθ＝１８０°となる。

そうするとカゴ形導体６９の回転磁界による誘起電圧の
総和Ｅは Ｅ＝Ｅ１　＋Ｅ１　εｊ１８０°＝Ｅ＋−ｅ＋＝０とな
ってカゴ形導体６９には電流が流れな（なる。

また今まで回転子巻線６３から回転子巻線６４へ環流し
て流れていた回転磁界による電流も流れなくなり、回転
子巻線の端子間に接続したダイオード６８を通して整流
された電流が回転子巻線６３．６４に流れるようになる
。従って誘導電動機としての作用は失われる。

ここで第１の実施例で述べたように固定子に設けた直流
励磁巻線４０を作用させる。すなわちこの直流励磁巻線
によって静止磁界を作るとカゴ形導体６９と回転子巻線
６３．６４はこれらの静止磁界と鎖交して交流の電圧を
誘起する。

この静止磁界による交流電圧の位相は前記電圧移相装置
と連動させであるので、カゴ形導体４０と回転子巻線６
３．６４に誘起する静止磁界による交流電圧の位相差角
θはθ＝１８０°となり、従ってカゴ形導体には電流は
流れず、回転子巻線６３．６４にはこの静止磁界による
交流電圧によって回転子巻線の端子間に接続したダイオ
ード６８を通じて整流された電流が流れ、回転子コア６
１．６２は磁極を形成し、固定子巻線２１．２２の作る
回転子磁界に引張られた回転子は同期速度で回転するよ
うになる。このように突極形の構造にして突極形の特長
を持たせることができる。

次に第４の実施例を第５図によって説明する。

この実施例が前記第３の実施例と異なる点は、同期運転
時に必要な回転子巻線の直流励磁の方法である。すなわ
ち第５図に示すように、回転軸１０には回転電機子形交
流発電機５０が直結され、その電機子巻線５６の出力電
圧を整流回路５５によって整流し、その直流出力端子を
並列に接続された回転子巻線６３．６４に並列に接続す
る。また前記回転電機子形交流発電機５０の固定子側５
１は、同期運転時には直流励磁巻線５３に直流電源５４
から直流電流を流して励磁して、電機子巻線５６に交流
電圧を誘起させて、この交流電圧を整流回路５５によっ
て整流し、この整流された電流を回転子巻線６３゜６４
に分流させることによって回転子巻線６３゜６４を直流
励磁して、固定子巻線２１．２２の作る回転磁界と作用
させて同期運転させる。

この方法は回転子巻線６３．６４に流れる整流電流を、
整流回路５５によって全波整流とすることができるので
、前記第３の実施例の半波整流のものより同期トルクが
大となる利点がある。

次に前記第１および第３の実施例における直流励磁回路
４０の別の実施例を第６図において示す。

この実施例が前記第１および第３の実施例と異なる点は
第１図および第３図に示す直流励磁巻線４０を省略して
固定子巻線の一部を流用したことである。すなわち第６
図に示すように固定子巻線２１．２２の１相にサイリス
タ７１とダイオード７２を逆極性に並列に接続した回路
を挿入しである。そしてこれは同期運転時に必要な前記
第１および第３の実施例において述べた静止磁界を作る
時に作動する。すなわちサイリスタ７１の点弧角を０°
より大きくすると、ダイオード７２によって固定子巻線
２１．２２に直流分を含んだ電流がながれて静止磁界を
作ることが可能である。このようにすれば固定子巻線と
は別個の直流励磁巻線を設ける必要がなく構造が簡単に
なる利点がある。

しかしこの場合固定子巻線２１．２２の作る回転磁界は
歪むので、対称座標法による正相分回転磁界によって同
期トルクを生じることになる。その他の作用は第１およ
び第３の実施例と同様である。

以上のように構成したので本発明の複数固定子誘導同期
電動機は起動時には誘導電動機として起動し、同期速度
に近づくと、したがって、すべりがＳ＝０．０５付近か
ら同期速度に吸引されて同期電動機として回転するもの
である。つまり起動時には複数の固定子と複数の回転子
コアによる一体的回転子により、複数の回転子の回転磁
界で電動機は通常の誘導電動機と同様に起動できるから
一般の同期電動機のように起動機を必要としない。また
回転子が同期速度に近づきすべりがＳ＝０．０５付近に
至るとき、固定子側にサイリスタ、ダイオードまたは直
流電源等による直流分電流を流すと共に、複数の固定子
の一方の機械的位置を固定子の回動等で変化させるかま
たは固定子巻線の結線を切換えて、複数の固定子に対峙
する固定子コアの複数の固定子に対峙する回転子コアの
周囲の生じる回転磁界に位相差を設けることにより、固
定子側の直流分により生じる静止磁界で回転子に電圧が
誘起され、それにより電流は回転子巻線間において連結
した回路に流れてこの回路の作用つまり直流分を発生さ
せる作用により回転子に磁極を生じる。この磁極は固定
子の回転磁界と吸引し合って同期速度の回転となる。

〔効　果〕

本発明によると以上の構成から起動は誘導電動機の特性
で行い、すべりがたとえば０．０５付近から同期電動機
に移行して同期速度で回転する。複数固定子誘導同期電
動機は、起動機やブラシを必要としないから構造、構成
が簡単でほとんど誘導電動機そのままでよい。誘導電動
機そのままであるから、誘導電動機のトルク特性で起動
できる。よって負荷時においても同期電動機による起動
が可能である。

ところで、本発明の複数固定子誘導同期電動機は、誘導
電動機と同期電動機との両方のトルク特性を備えるから
、どちらの電動機のトルク特性でも使用可能である。こ
のことは、同期速度で運転中、何らかの原因で脱調した
場合でも、同期電動機トルク特性から誘導電動機のトル
ク特性に切換え可能であるから、一般の同期電動機のよ
うに電動機が急激に停止することがない。

また高負荷で使用した場合、一般の同期電動機は過電流
が流れて発熱し焼損に至るため電動機を停止させ回転は
急激に低下するが、本発明の同期電動機は、−度、誘導
電動機に切換えて停止させることができ、回転の急激な
低下を緩和することができる。

以上のことから複雑な構成を必要としないから保守点検
も容易であり誘導電動機と同様の扱いができる同期電動
機の提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例の固定子巻線側と回転子巻線側の
簡略な構成図、第２図は第２の実施例の固定子巻線側と
回転子巻線側の簡略な構成図、第３図は第３の実施例の
固定子巻線側と回転子巻線側の簡略な構成図、第４図は
第３の実施例に示す回転子の簡略な正断面図、第５図は
第４の実施例の固定子巻線側と回転子巻線側の簡略な構
成図、第６図は、第１および第３の実施例に示す固定子
側直流励磁回路の別の実施例図、第７図は、本発明の同
期電動機のトルク特性の一例を示す図である。 １０・・・回転軸、２０・・・固定子側、２１・・・固
定子巻線、２２・・・固定子巻線、３０・・・回転子側
、３１・・・回転子巻線、３２・・・回転子巻線、３３
・・・ダイオード、３４・・・ダイオード、３５・・・
回転子側、４０・・・直流励磁巻線、５０・・・回転電
機子形交流発電機、５１・・・交流発電機の固定子側、
５２・・・交流発電機の回転電機子側、５３・・・直流
励磁巻線、５４・・・直流電源、５５・・・整流回路、
５６・・・回転電機子、６０・・・回転子側、６１・・
・突極形回転子コア、６２・・・突極形回転子コア、６
３・・・回転子巻線、６４・・・回転子巻線、６５・・
・回転子側、６６・・・導体、６７・・・短絡環、６８
・・・ダイオード、６９・・・カゴ形導体、７０・・・
回転子側、７１・・・サイリスタ、７２・・・ダイオー
ド。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一回転軸上に任意の間隔をおいて設けた複数個
   の回転子コアに巻装した回転子巻線のそれぞれを並列に
   接続すると共に該回転子巻線の端子間にダイオードを接
   続した回転子と、前記各回転子コアにそれぞれ対向して
   周設した複数個の固定子と、前記複数個の固定子のうち
   特定の固定子がこれに対峙する回転子コアの周囲に生じ
   る回転磁界と他の固定子がこれに対峙する回転子コアの
   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
   移相装置及び前記複数個の固定子に設けた直流励磁回路
   とにより構成することを特徴とする複数固定子誘導同期
   電動機。
2. （２）同一回転軸上に任意の間隔をおいて設けた複数個
   の回転子コアに巻装した回転子巻線のそれぞれを並列に
   接続した回転子と、前記各回転子コアにそれぞれ対向し
   て周設した複数個の固定子と、前記複数個の固定子のう
   ち特定の固定子がこれに対峙する回転子コアの周囲に生
   じる回転磁界と他の固定子がこれに対峙する回転子コア
   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、前記回転軸に直結した整流回路を有する
   回転電機子と該回転電機子に対向して周設した直流励磁
   用の固定子とからなる回転電機子形発電機とにより構成
   すると共に、前記回転電機子の整流回路の直流出力を、
   前記複数個の回転子コアに巻装した回転子巻線にダイオ
   ードを介して並列に接続したことを特徴とする複数固定
   子誘導同期電動機。
3. （３）同一回転軸上に任意の間隔をおいて設けた複数個
   の突極形回転子コアに巻装した回転子巻線のそれぞれを
   並列に接続すると共に該回転子巻線の端子間にダイオー
   ドを接続し更に前記複数個の突極形回転子コアの外周上
   に装着した複数個の導体と該導体のそれぞれを連通状に
   連結してその両端部において前記導体を短絡する短絡環
   とを設けた回転子と、前記各突極形回転子コアにそれぞ
   れ対向して周設した複数個の固定子と、前記複数個の固
   定子のうち特定の固定子がこれに対峙する突極形回転子
   コアの周囲に生じる回転磁界と他の固定子がこれに対峙
   する突極形回転子コア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及び複数個の固定子に
   設けた直流励磁回路とにより構成することを特徴とする
   複数固定子誘導電動機。
4. （４）同一回転軸上に任意の間隔をおいて設けた複数個
   の突極形回転子コアに巻装した回転子巻線のそれぞれを
   並列に接続すると共に前記複数個の突極形回転子コアの
   外周上に装着した複数個の導体と該導体のそれぞれを連
   通状に連結してその両端部において前記導体を連絡する
   短絡環とを設けた回転子と、前記各突極形回転子コアに
   それぞれ対向して周設した複数個の固定子と、前記複数
   個の固定子のうち特定の固定子がこれに対峙する突極形
   回転子コアの周囲に生じる回転磁界と他の固定子がこれ
   に対峙する突極形回転子コア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、前記回転軸
   に直結した整流回路を有する回転電機子と該回転電機子
   に対向して周設した直流励磁用の固定子とからなる回転
   電機子形発電機とにより構成すると共に、前記回転電機
   子の整流回路の直流出力を前記複数個の突極形回転子コ
   アに巻装した回転子巻線に並列に接続したことを特徴と
   する複数固定子誘導同期電動機。
5. （５）前記請求項（１）または（３）記載の複数固定子
   誘導同期電動機であって、直流励磁回路は、固定子巻線
   の１相にサイリスタとダイオードを逆極性に並列に接続
   した回路を挿入したものであることを特徴とする複数固
   定子誘導同期電動機。
6. （６）前記請求項（１）から（５）のいずれかに記載の
   複数固定子誘導電動機であって、電圧移相装置は、固定
   子位置を機械的に回動しうるようにするか、または固定
   子巻線の端子をスイッチによって切換えて電源に接続し
   うるようにしたことを特徴とする複数固定子誘導同期電
   動機。