JPH0412651A - 複数固定子誘導電動機 - 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、単一の回転子と２個の固定子とを有し、２個
の固定子に対峙する回転子導体に生じる回転磁界間に位
相差を生じさせて、変速可能でしかもスムーズな起動と
低速から高速にかけて高トルクを発生させることができ
る複数固定子誘導電動機に関する。

【従来の技術】

複数固定子構成の誘導電動機のトルク制御、速度制御は
公知技術により知られる固定子間の位相差を変化させる
方法があり、例えば本出願人の発明である特願昭６１−
１２８３１４号もその例である。この位相差を変化させ
る方法には、機械的なものとして固定子を回動させて位
相差を設けるもの、電気的なものとして固定子巻線の結
線を変えて何種かの位相差を設けるものなど多種多様で
ある。また一般の誘導電動機の速度制御トルク制御にお
いてもスターデルタ切換を行うもの、極数切換を行うも
の、インバーター装置を設けたものなど更に多種となる
。 以上の方法は、誘導電動機のトルクと速度を自在に変化
させて負荷に対応する場合と、始動時の速度上昇をスム
ーズに行う場合等とその負荷または用途に応じて様々の
手法を用いることになる。

【発明が解決しようとする課題】

本発明は２個の固定子が対峙する回転子の周囲に生じる
回転磁界に位相差を設けて負荷に対応するものであり、
前記従来技術により区別すると電気的手法といえる。 さて、前記従来技術における電気的移相手法は固定子巻
線の結線を切換えて行い位相差は電気角で０°、６０°
、１２０°、１８０°が実施可能であるが、たとえば２
個の固定子間で実施可能な結線には直列デルタ、直列ス
ター、並列デルタ、並列スターの４種がある。一般的に
この４種のいずれかの結線において上記の電気角の位相
差を設けるよう結線切換するから、回転速度の変化に関
係なく定トルク特性を得ることができるものの、負荷の
大きさに関係なく、定トルクで推移するため始動時の負
荷トルクと電動機の始動トルクとの差が大きいとその起
動時に大きいショックが発生する。このショックを低減
するため一般的に電圧調整器を設けるなど別の装置を必
要とし高価となる。これは定トルク特性は得られても、
起動時のショックは回避できないものである。 上記課題を回避するものにスターデルタ切換がある。一
般的に誘導電動機は始動性改善の目的でスターデルタ切
換を設けたものがあるがこれは単一の固定子にもかかわ
らずその配線は複雑であると共に、スターデルタ切換時
における負荷電流の一時的な切断は不可避で大きなトル
ク変動を発生し、更には切換時の電流の急激な増加と発
生トルクの急激な変動によるショックは避けられないも
のであった。 以上のことから、上記結線を切換えた各位相差における
トルク特性を有しながら始動性改善を目的とするトルク
変化を持たせ、負荷電流の急激な増加と負荷トルクの急
激な変動の少ない安価な複数固定子誘導電動機を提供し
ようとするものである。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決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２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２個の回転子
コアのそれぞれに対峙して並設した２個の固定子と、前
記２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お
よび前記２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移
相差を生じさせる移相装置とにより構成する複数固定子
誘導電動機の、前記移相装置は、２個の固定子巻線の結
線を直列デルタと該直列デルタ結線の位相差とは異なる
位相差の並列スター結線とに切換可能とすると共に、前
記直列デルタ結線と並列スター結線のいずれか一方か双
方の結線においても他の位相差に切換可能とした。 また前記移相装置の直列デルタ結線と並列スター結線と
の切換は、２個の固定子巻線を直列デルタ結線とし、且
つ同相に接続された前記２個の固定子の巻線と巻線の間
と、他相の巻線と巻線の間とを電気的に開閉して切換え
ることにより解決するための手段とした。

【作　用】

本発明による誘導電動機の２個の固定子巻線を直列デル
タ結線と並列スター結線とに結線した場合の作用を相対
比較すると、それぞれの結線における位相差を同位相差
たとえば電気角で１８０°とした場合、−相のそれぞれ
の固定子巻線にかかる電圧は並列スター結線が直列デル
タ結線の１．１５倍となり、それにより並列スター結線
のトルクが大きくなる。これは他の位相差であっても並
列スター結線のトルクが大きい。本発明はこのトルク差
を利用して、たとえば慣性負荷の大きい装置の起動は並
列スター結線で起動する。慣性負荷の大きいものは起動
時に大きなトルクで起動し早く定速回転に近づけ、定速
に近づいたら直列スター結線に切換え並列スター結線よ
りも小さいトルクで駆動する。逆に起動時に大きなトル
クで起動せずスムーズなソフトスタートを要求されるも
のの起動は直列スター結線の比較的小さいトルクでソフ
トスタートし、起動したら並列デルタ結線に切換えて加
速する。またこのとき定速回転に近づけ、定速に近づい
たら更に直列スター結線に切換えることも可能である。 次に直列デルタ結線と並列スター結線の切換は次のよう
になる。２個の固定子間に０６，６０１２０°、１８０
のいずれかの位相差を設けた直列デルタ結線である場合
、２個の固定子巻線の同相に直列に接続された固定子の
巻線と巻線の間と、他相の巻線と巻線の間とを短絡する
と、並列スター結線となり同時に位相差が直列デルタ結
線の位相差から６０°変化する。したがって一般の誘導
電動機のスターデルタ切換のように巻線端のすべてにつ
いて接続を切換する必要もなく切換も開閉装置も簡単で
ある。 以上のことから起動時から定速回転に至る間、負荷トル
クの特性に応じた電動機のトルク特性とすることができ
、始動性を改善した広範囲に使用可能な電動機とするこ
とができた。

【実施例】

本発明は主としてかご型回転子をもつ２固定子誘導電動
機として詳細を説明するが、巻線型回転子をもつ２固定
子誘導電動機の場合もあり、リニアモーターとしても応
用できるものである。 回転子コア間の構成も、空間、非磁性体、磁性体等を使
用する場合がある。 すでに本出願人は、特願昭６１−１２８３１４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なっている。 第１図により本発明の構成の一部をなす電動機の１実施
例を説明する。符号１は本発明に係る二固定子誘導電動
機であり、該誘導電動機１は以下のような構成を有する
。磁性材料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に装着する。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。 回転子コア２，３に装設した複数個の導体６・・・のそ
れぞれを回転子コア２．３に連通して連結し一体的な回
転子７を形成し、その直列に連結した複数個の導体６・
・・の両端部は短絡環８，８により短絡される。また、
本実施例においては回転子７に装設されたそれぞれの導
体６・・・は回転子コア２．３間の非磁性体コア５部に
おいて、任意のベクトルの差の電流を流すための抵抗材
９を介して連結しである。 回転子コア２．３に対峙する外側部に巻線１０．１１を
施した第１固定子１２と第２固定子１３を機枠１４に並
設し、第１固定子１２と第２固定子１３は機枠１−４に
固定する。 次に本発明の第１の実施例を第２図以降を参照して説明
する。 第２図に第１固定子１２と第２固定子１３のそれぞれの
巻線１１と巻線１０の端子符号を示す。この場合電源に
三相電源を使用して説明する、したがって巻線１１の各
層巻線をＵ１〜Ｘ１、ｖｉｙｌ、ｗｌ　〜ｚｌとし巻線
１０の各層巻線をＵ２〜Ｘ２．■２〜Ｙ２．Ｗ２〜Ｚ２
とする。また位相差を設ける説明の便宜上、相巻線Ｕ１
〜Ｘ１とＵ２〜Ｘ２は機械的に同一位置を前提とする。 具体的実施例を第１の実施例として第３図に示す。この
第３−　（ａ）図から第３−（ｄ）図に示すものは、位
相差を電気角１８０°から０゜まで四段階に設定したも
のを示し、直列デルタ結線の位相差１８０°で起動し位
相差を変更しながら並列スター結線の位相差０°に切換
えるものである。つまり直列デルタ結線で１８０°、　
１２０°、６０°の三段階を結線切換で変化させ、直列
デルタ結線位相差６０°において、同相に接続した巻線
と巻線の間と他相の巻線と巻線の間、つまり相巻線Ｕ１
〜Ｘ１とＹ２〜■２の間の（イ）と、他相の（ロ）およ
び（ロ）と（ハ）を短絡することにより直列デルタ結線
から並列スター結線に切換えられると共に位相差は６０
゜から０°に変化して定格運転に至るようにした例であ
る。機械的に同位置にある相巻線Ｕ１〜ｖ１とＵ２〜Ｘ
２を第３−　（ａ）図に見ると直列デルタ結線として電
源Ａ、　　Ｂ、　Ｃ接続してあり、相巻線Ｕ１〜Ｘ１の
分担電圧Ｅ１とこれに対応する相巻線Ｕ２〜Ｘ２の分担
電圧Ｅ１″は電気的位相差１８０°を有するよう結線し
である。 またこの時の各コイルの分担電圧は電源電圧Ｅｉｂの１
７２である。その他の相についても同様である。続いて
結線の切換を行い第３−（ｂ）図に変化すると相巻線Ｕ
１〜Ｘ１の分担電圧Ｅ１とこれに対応する相巻線Ｕ２〜
Ｘ２の分担電圧Ｅｌ　′は電気的位相差１２０°を有す
るよう結線しである。第３−（ｃ）も同様に電気的位相
差６０°を有するよう結線しである。次に第３＝（ｄ）
は前述のように第３−（ｃ）のポイント（イ）、（ロ）
、（ハ）を短絡することにより変化して相巻線Ｕ１〜Ｘ
１の分担電圧Ｅ１とこれに対応する相巻線Ｕ２〜Ｘ２の
分担電圧Ｅ１′とは電気的位相差０°を有するようにな
る。 この場合の各コイルの分担電圧は直列デルタ結線の２／
ｖ’３＝１．１５倍となっている。つまり並列スター結
線に至ってトルクは増大する特性となる。このときの１
．１５倍の電圧変化は許容範囲でありこの電圧変化のた
めに他部品や他装置は必要としない。 次に第４図に第２の実施例を示す。この例は位相差１８
０°　（第４−　（ａ）図）と１２０°　（第４−　（
ｂ）図）とを直列デルタ結線で行い、直列デルタ結線の
位相差１２０°から前記同様並列スター結線に切換えて
位相差６００（第４−　（ｃ）図）と０°　（第４−　
（ｄ）図）とを並列スター結線で行った例である。 第５図に第３の実施例を示す。この例は位相差１８０°
　（第５−（ａ）図）を直列デルタ結線で行い、直列デ
ルタ結線の位相差１８０°から前記同様並列スター結線
の位相差１２０°　（第５−（ｂ）図）に切換えて位相
差１２０°と６０°および０°とを並列スター結線で行
うようにしたものである。以上の３例は、直列デルタか
ら直列デルタあるいは並列スターから並列スターへ位相
差を変化させる場合は結線切換で行い、直列デルタから
並列スターへまたは並列スターから直列デルタへ位相差
を変化させる場合には、巻線間と巻線間の短絡で行うも
のを示した。 ところで前記第５−　（ｃ）図の並列スター結線から直
列デルタ結線に変化させて位相差をＯｏとすることも可
能で、この場合並列スター結本発明の実施例において、
巻線の結線切換および巻線間と巻線間の短絡解放に使用
する開閉装置は明らかにしていないが、開閉スイッチや
サイリスタなど機械的、電気的いずれの手法でもよい。 また第１から第３の実施例では直列デルタ結線で起動す
るものを説明したが、並列スター結線の位相差１８０°
で起動し直列デルタ結線の０°に移行することも可能で
ありどちらの結線でも起動可能である。また本実施例で
は１８０°から０°の四段階としたが本例に限定されず
２段階、３段階も実施可能である。

【効　果】

以上のように本発明の複数固定子誘導電動機は２個の固
定子の回転磁界に位相差を設けるとき、２個の固定子巻
線の結線を、巻線の分担電圧比の小さい許容範囲の直列
デルタ結線と並列スター結線の二種で行うため、電圧変
動による特別の装置、部品を必要とせず、直列デルタ結
線と並列スター結線のトルク特性を生かし負荷特性に合
った電動機のトルク特性を作ることが可能となり、始動
性改善を目的とする用途に大きく貢献するが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は２固定子誘導電動機の側断面図、第２図は固定
子巻線の端子符号、第３図は本発明の第１の実施例を示
す位相差１８０°、　　１２０’６０’、、　　０°の
結線図、第４図は第２の実施例を示す位相差１８０°、
■２０°、６０°、　θ°の結線１・・・複数固定子誘
導電動機、２．３・・・回転子コア、４・・・回転軸、
５・・・非磁性体コア、６・・・回転子導体、７・・・
回転子、８・・・短絡環、９・・・抵抗材、１０．１１
・・・固定子巻線、１２・・・第１固定子、１３・・・
第２固定子、１４・・・機枠。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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
   に連通する導体を複数個設けて一体的に形成された回転
   子と、前記２個の回転子コアのそれぞれに対峙して並設
   した２個の固定子と、前記２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及び前記２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せさせる移相装置とに
   より構成する複数固定子誘導電動機であって、前記移相
   装置は、２個の固定子巻線の結線を直列デルタ結線と該
   直列デルタ結線の位相差とは異なる位相差の並列スター
   結線とに切換可能とすると共に、前記直列デルタ結線と
   並列スター結線のいずれか一方か双方の結線においても
   他の位相差に切換可能としたことを特徴とする複数固定
   子誘導電動機。
2. （２）移相装置の直列デルタ結線と並列スター結線との
   切換は、２個の固定子巻線を直列デルタ結線とし、且つ
   同相に接続された前記２個の固定子の巻線と巻線の間と
   、他相の巻線と巻線の間とを電気的に開閉することによ
   り切換えることを特徴とする請求項（１）記載の複数固
   定子誘導電動機。