JPH04156258A - ブラシレス単相誘導同期電動機 - 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し、特にブラシレス単相誘導同
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大きな起動トル
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。すなわち、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
久磁石形やりラフタンス形があるが、トルクか小さく、
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。 ところで、前記従来技術における同期電動機の欠点は多
相交流同期電動機を中心に記述したが、単相交流同期電
動機においては、自己起動できるのブラシレス同期電動
機は開示されていない。 〔発明か解決しようとする課題〕 したがって、単相交流同期電動機において、起動トルク
が大きく、さら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
機も必要としないブラシレス単相誘導同期電動機の提供
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２個の回転子コアを有し、該２個の回転
子コアのそれぞれに２相またはそれ以上の相数の回転子
巻線を設けてそれぞれ直列に接続すると共に、該回転子
巻線のそれぞれに並列にダイオードを接続した回転子と
、前記２個の回転子コアにそれぞれ対向して周設した２
個の固定子コアを有し、該２個の固定子コアのそれぞれ
に主巻線と補助巻線を設けた固定子及び前記２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２個の突極形回転
子コアを有し、該２個の回転子コアのそれぞれに２相ま
たはそれ以上の相数の回転子巻線を設けてそれぞれ直列
に接続すると共に、該回転子巻線のそれぞれに並列にダ
イオードを接続し、さらに前記２個の突極形回転子コア
に連通してその外周上に複数個の導体を装着し、該導体
のそれぞれをその両端部において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２個の固定子コアを有し、該２個の固定子コ
アのそれぞれに主巻線と補助巻線を設けた固定子及び、
前記２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によ
り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。 また本発明によると、同一回転軸上に任意の間隔をおい
て設けた２個の回転子コアを有し、該２個の回転子コア
に連通ずる導体を複数個設け、その両端を短絡してかご
形溝体とした回転子と、前記各回転子コアにそれぞれ対
向して周設した２個の固定子コアを有し、該２個の固定
子コアのそれぞれに主巻線と補助巻線を設けた固定子と
、前記２個の回転子コアに連通ずる導体の前記固定子に
対向しない部分でお互いに電気角で１８０°に位置する
導体間を連結するダイオード及び前記２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２個の回転子コアを永久
磁石で構成し、該回転子コアの外周上に２個の回転子コ
アに連通した複数の導体を設け、その両端を短絡環で連
結した回転子と、前記回転子コアにそれぞれ対向して周
設した２個の固定子コアを有し、該２個の固定子コアの
それぞれに主巻線と補助巻線を設けた固定子及び前記２
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により構成したことによ
り前記課題を解決するための手段とした。 更に、前記永久磁石で構成した２個の回転子コアの磁極
は、Ｎ極とＳ極とを対にして、一方の回転子コアのＮ極
と他方の回転子コアのＳ極とを同一の位置に配置し、さ
らに一方の回転子コアのＳ極と他方の回転子コアのＮ極
とを同一の位置に配置すること、永久磁石で構成した回
転子コアを円筒型にすること、永久磁石で構成した回転
子コアを突極型にすることなど前記課題を解決するため
の手段とした。 また、前記電圧移相装置は、２個の固定子の相対位置を
機械的に回動するか、あるいは固定子巻線の端子をスイ
ッチで切換えて電源に接続するようにしたことにより前
記課題を解決するための手段とした。

【作　用】

第１の発明の作用について説明する。つまり、２個の回
転子コアのそれぞれに巻線を巻装しそれぞれ直列に接続
して、巻線に並列にダイオードを接続した回転子と、主
巻線と補助巻線を巻装した２個の固定子及び電圧移相装
置とにより構成したブラシレス単相誘導同期電動機の作
用について説明する。作用の説明は起動から同期運転に
至る順序でおこなう。 先ず起動時には２個の固定子の主巻線を直接電源に同極
性に並列に接続し、補助巻線はインピーダンスを通じて
電源に接続する。したがって主巻線に流れる電流と補助
巻線に流れる電流との間に位相差を生じ、２個の回転子
コアの周囲にそれぞれ楕円磁界を作る。この２個の固定
子による２つの楕円磁界によって２個の回転子コアのそ
れぞれの巻線に電圧Ｅ、Ｅｇｊｅが誘起される。この場
合２個の固定子の主巻線が同極性に並列に電源に接続さ
れているので、楕円磁界は同相となり、従って回転子巻
線の誘起電圧の位相差角θはθ＝θ°となる。従って回
転子の巻線に流れる電流は両巻線を還流するように流れ
、回転子は誘導電動機の原理で起動する。 従って起動トルクは大きく、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
次のようにしておこなう。 先ず電圧移相装置により補助巻線を開放し、２個の固定
子の主巻線を逆極性に並列に電源に接続する。このよう
にすると補助巻線に電流が流れなくなって主巻線にのみ
電流が流れるようになるので、前記楕円磁界は交番磁界
となる。 この交番磁界は周知のとおり、回転子と同一方向に回転
する正相分回転磁界と、回転子の回転方向と逆方向に回
転する逆相分向転磁界の合成と考えられる。従って回転
子の回転速度が正相分回転磁界の回転速度に等しい同期
速度すなわちすべりＳがＳ＝０になったとき、逆相分向
転磁界は同期速度の２倍の速度で回転子巻線と鎖交する
から、回転子の巻線にはすベリＳがＳ−〇になっても電
圧が誘起する。しかも電圧移相装置によって２個の固定
子の主巻線が逆極性に並列に電源Ａ、　　Ｂに接続され
るので、回転子巻線の誘起電圧の位相差角θはθ＝１８
０°となる。従ってεＪ６＝１となるので、回転子の巻
線にはダイオードを通じて整流された電流が流れる。こ
の整流電流は直流分を含むので、回転子巻線は直流励磁
される。従ってこの回転子巻線の直流励磁と固定子の主
巻線の作る正相分回転磁界によって同期トルクを生し、
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、同期運転時には一
方の回転子巻線にダイオードを通じて流れる整流電流に
よって形成される磁極の極性が、他方の回転子コアの回
転子巻線のそれとは逆極性になるが、回転子巻線と対峙
する一方の固定子の主巻線の極性が電圧位相装置によっ
て他方の固定子の主巻線とは逆極性に励磁されるので、
同期トルクは２つの回転子コア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、本発明のブ
ラシレス単相誘導同期電動機は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同期電動機と
同等である。 次に第２の発明の詳細な説明する。 前記第１の発明と異なる点は回転子の構成が異なること
である。 つまり、回転子の同一回転軸上に設けた２つの突極形回
転子コアに巻装した回転子巻線のそれぞれを直列に接続
すると共に、並列にダイオードを接続し、前記突極形回
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
連通状に連絡してその両端部において該導体を短絡環で
短絡するカゴ形導体を設けて構成したブラシレス単相誘
導電動機の作用について説明する。 起動時には第１の発明の作用で述べたように電圧の位相
差角θはθ＝０°であるから、ＥεＪ６＝Ｅとなってカ
ゴ形導体に環流電流が流れ、同じく位相差角θ＝θ°の
とき回転子巻線には環流電流が流れるので、回転子は誘
導電動機の原理で起動する。従って起動トルクは大きく
、別個の起動機を必要としない。 次に同期運転時には電圧の位相差角θをθ＝１８００に
する。従ってεＪ＠＝　　１となるので、カゴ形導体の
誘起電圧は打消されて電流が流れなくなる。一方回転子
巻線にはダイオードを通じて整流された電流が流れる。 この整流電流は直流分を含むので回転子巻線は直流励磁
される。 従ってこの回転子巻線の直流励磁と固定子の主巻線の作
る正相分回転磁界によって同期トルクを生じ、回転子は
同期速度で回転する。ここで回転子コアは突極形のもの
で説明したが、円筒形でもよい。 次に第３の発明の詳細な説明する。 前記第１の発明と異なる点は回転子の構成が異なること
である。 つまり、回転子の同一回転軸上に設けた２個の回転子コ
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
に連絡してその両端部において該導体を短絡環で短絡す
るカゴ形導体を設けである。また２個の回転子コアの間
の中央部において、電気角で１８０°に位置する回転子
導体間をダイオードおよび連絡環を介して連結して構成
したブラシレス単相誘導同期電動機の作用について説明
する。 起動時には第１の発明の作用で述べたように、電圧の位
相差角θをθ＝０°とするから、Ｅεノｅ＝Ｅとなって
カゴ形導体に環流電流が流れて、回転子は誘導電動機の
原理で起動する。従って起動トルクは大きく、別個の起
動機を必要としない。 次に同期運転時においては電圧の位相差角θをθ＝１８
０°にする。従ってεＪｌｌ＝　　１となるので、カゴ
形導体に流れていた環流電流は流れなくなり、カゴ形導
体にはダイオードおよび連絡環を通して逆相分目転磁界
による整流電流が流れる。この整流電流は直流分を含む
ので、カゴ形導体は直流励磁されて回転子コアに磁極を
形成する。この回転子コアに形成された磁極が固定子の
主巻線の作る正相分回転磁界にロックされて同期トルク
を生じ、回転子は同期速度で回転する。 次に第４の発明の詳細な説明する。 前記第１の発明と異なる点は回転子の構成が異なること
である。 つまり回転子の同一回転軸上に設けた２つの突極形永久
磁石回転子の外周上に装着した複数個の導体のそれぞれ
連通状に連絡してその両端部において該導体を短絡環で
短絡するガフ形導体を設けて構成したブラシレス単相誘
導同期電動機の作用について説明する。 起動時には第１の発明の作用で述べたように、電圧の位
相差角θはθ＝０°、ＥＥｊｅ＝Ｅであるから、カゴ形
導体に環流電流が流れて、回転子は誘導電動機の原理で
起動する。従って起動トルクは大きく、別個の起動機を
必要としない。 次に同期運転時には、電圧の位相差角θをθ＝　１８０
’にする。従ってεＪ＠＝　　１となるので、カゴ形導
体の誘起電圧は打消されて電流が流れなくなる。一方突
極形永久磁石回転子の磁極は固定子の主巻線の作る正相
分回転磁界にロックされ、さらに突極形永久磁石回転子
の磁極は固定子の主巻線の作る正相分回転磁界にロック
されて同期トルクを生じ、回転子は同期速度で回転する
。 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と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。 以上のような構成よって、起動トルクが大きく、さらに
同期トルクも大きく、しかもブラシを必要とせず、保守
点検が容易で構成が簡単で専用の起動機を必要としない
ブラシレス単相誘導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を利用した可変周波数
電源を利用できる。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】

第１図により本発明の詳細な説明する。まず符号２０は
ブラシレス単相誘導同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２個の固定子コアのそれぞれに主巻線２
１．２２と補助巻線２３．２４を有する固定子と電圧移
相装置２７とから構成され、一方の固定子コアの主巻線
２１は直接に単相交流電源Ａ、　　Ｂに接続し、補助巻
線２３はインピーダンス２５とスイッチＳ３を通じて主
巻線２１に並列に接続されている。また他方の固定子コ
アの主巻線２２は直接に電圧移相装置２７を介して単相
電源Ａ、　　Ｂに接続し、補助巻線２４はインピーダン
ス２６とスイッチＳ４を通じて主巻線２２に並列に接続
されている。ここで電圧移相装置２７は２つのスイッチ
Ｓ、、Ｓ２から構成され、スイッチＳ、のみ投入すると
主巻線２１．２２が同極性に並列に接続され、Ｓ２のみ
を投入すると主巻線２１．２２が逆極性に並列に接続さ
れるように結線しである。 また回転子側３０は、同一回転軸１０上に設けた２個の
回転子コアのそれぞれに２相の巻線３１、．３２および
３３．３４が巻装された回転子とダイオード３５．３６
とから構成され、第１相の巻線３１と３２を直列に接続
すると共に該巻線に並列にダイオード３５を接続し、さ
らに第２相の巻線３３と３４を直列に接続すると共に該
巻線に並列にダイオード３６を接続している。ここで固
定子の主巻線２１に対峙する回転子の第１相の巻線３１
と第２相の巻線３３に誘起する電圧を図示の方向にそれ
ぞれＥ、、Ｅ２とし、固定子の主巻線２２に対峙する回
転子の第１相の巻線３２と第２相の巻線３４に誘起する
電圧を図示の方向にそれぞれＥｌ　εＪｅ、　　Ｅ、ε
Ｊｅとする。ただしθは電圧の移相差角である。 以上の構成による作用を説明する。説明は起動から同期
運転に至る順序で行う。先ず起動時にはスイッチｓ、、
！ｌｌｚ、ｓ４を閉じて、スイッチＳ２を開放した状態
で単相交流電源Ａ、　　Ｂを生かす。ここで固定子の主
巻線２１．２２は直接電源に接続され、補助巻線２３．
２４はそれぞれインピーダンス２５．２６を通じて電源
に接続されるので、主巻線２１．２２に流れる電流と補
助巻線２３．２４に流れるる電流との間に位相差を生じ
、２個の回転子コアの周囲にそれぞれ楕円磁界を作る。 この２つの楕円磁界によって回転子の第１相の巻線３Ｌ
　　３２に電圧Ｅ、、Ｅ、　εｊｅが誘起され、同しく
第２相の巻線３３．３４１’：　電圧Ｅ　２　、　　Ｅ
　２　εＪｅカＮ起すれる。この場合、スイッチＳ、の
投入によって固定子の主巻線２１．２２が同極性に並列
に電源に接続されているので、２個の固定子の楕円磁界
は同相となり、従って回転子巻線の誘導電圧の位相差角
θはθ＝０°となる。従って回転子の第１相の巻線３１
．３２に流れる電流は両巻線を環流するように流れ、同
じく第２相の巻線３３．３４に流れる電流も両巻線を環
流するように流れて回転子は誘導電動機の原理で起動す
る。従って起動トルクは大きく、別個の誘導機を必要と
しない。 起動後、回転子の回転速度が上昇してすべりＳがＳ＝０
．０５に近づいた時に同期運転に引入れる。これは次の
ようにして行う。 先ず電圧移相装置２７のスイッチＳ、を開放してスイッ
チＳ２を投入すると共にスイッチＳ３、Ｓ４を開放する
。このようにすると補助巻線２３．２４に電流が流れな
くなって主巻線２１．２２にのみ電流が流れるようにな
るので、前記楕円磁界は交番磁界となる。この交番磁界
は周知のとおり、回転子と同一方向に回転する正相分回
転磁界と、回転子の回転方向と逆方向に回転する逆相性
回転磁界との合成と考えられる。従って回転子の回転速
度が正相分回転磁界の回転速度に等しい同期速度すなわ
ちすベリＳがＳ＝０になったときは、逆相性回転磁界は
同期速度の２倍の速度で回転子巻線と鎖交するから、回
転子の第１相の巻線３１．３２及び第１相の巻線３３．
３４にはすベリＳがＳ＝０になっても電圧が誘起する。 しかもスイッチＳ２の投入によって固定子主巻線２１と
２２が逆極性に並列に電源Ａ、　　Ｂに接続されるので
、回転子巻線の誘起電圧の位相差角θはθ＝１８０°と
なる。従ってεＪ＠＝　　１となるので、回転子の第１
相の巻線３１．３２にはダイオード３５を通じて整流さ
れた電流が流れ、同じく第２相の巻線３３．３４にはダ
イオード３６を通じて整流された電流が流れる。この整
流電流は直流分を含むので、回転子巻線は直流励磁され
る。従ってこの回転子巻線の直流励磁と固定子の主巻線
２１．２２の作る正相分回転磁界によって同期トルクを
生じ、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、同期運転時には一
方の回転子巻線３２．３４にダイオード３５．３６を通
じて流れる整流電流によって形成される磁極の極性が、
他方の回転子巻線３１．３３のそれとは逆極性になるが
、回転子巻線３２．３４と対峙する固定子の主巻線２２
の極性が電圧移相装置２７のスイッチＳ２の投入によっ
て他方の主巻線２１とは逆極性に励磁されるので、同期
トルクは２つの回転子コア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、本発明のブラシ
レス単相誘導同期電動機は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同期電動機と同等
である。 以上のように、本発明のブラシレス単相誘導同期電動機
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。また同期運転においては、逆相性回転磁界を利
用して回転子巻線を直流励磁して正相分回転磁界との間
に同期トルクを発生するので同期トルクが太きく、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、回転子巻線の誘導電圧に位相差を
設ける電圧移相装置として、固定子巻線の端子をスイッ
チによって入換えて接続することによって電気的に位相
差角θをθ＝０゜からθ＝１８０°に切換えているが、
これに限定されるものではなく、一方の固定子の位置を
機械的に回動させるようにしてもよい。 また、本実施例では、同期運転時に固定子の補助巻線を
スイッチによって開放したが、同期運転時の固定子の楕
円磁界中の逆相性回転磁界が回転子巻線の直流励磁に十
分であれば、補助巻線をスイッチで開放する必要はない
。 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。 また、本実施例では、固定子の主巻線と補助巻線を設け
たが、３相巻線の２相を主巻線に、残り１相を補助巻線
に流用するようにしてもよい。また回転子巻線も２相に
限定されるものではなく、３相または多相でもよい。 また本実施例では２個の固定子の巻線を電源に並列に接
続したが、これを直列に接続するようにしてもよい。 次に第２の実施例を第２図及び第３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
６０の構成が異なることである。 すなわち、第２図に示すように、回転子側６０の同一回
転輪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のそれぞれを直列に接
続すると共に、並列にダイオード６８を接続し、さらに
第３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絡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。 ここで固定子の主巻線２１に対峙するカゴ形導体６６に
誘起する電圧を図示の方向にＥｌとし、同じく回転子巻
線６３に誘起する電圧を図示の方向にＥ２とする。 また固定子の主巻線２２に対峙するカゴ形導体６６に誘
起する電圧を図示の方向にＥｌ　εｊｅとし、同じく回
転子巻線６４に誘起する電圧を図示の方向に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。 起動時には第１の実施例で述べたように電圧の位相差角
θはθ＝０８であるから、Ｅ、εＪａ＝Ｅ、となってカ
ゴ形導体６６に環流電流が流れ、同じくθ＝０°のとき
Ｅ２εＪｅ＝Ｅ２であるから回転子巻線６３．６４に環
流電流が流れ、回転子は誘導電動機の原理で起動する。 従って起動トルクは大きく、別個の起動機を必要としな
い。 次に同期運転時には第１の実施例で述べたように電圧の
位相差角θをθ＝１８０°にする。従ってεＪ＠、、、
、　　ｌとなるので、カゴ形導体６６の誘起電圧は打消
されて電流が流れなくなる。−方回転子巻線６３．６４
にはダイオード６８を通じて整流された電流が流れる。 この整流電流は直流分を含むので回転子巻線６３．６４
は直流励磁される。従ってこの回転子巻線の直流励磁と
固定子の主巻線２１．２２の作る正相分回転磁界によっ
て同期トルクを生じ、回転子は同期速変で回転する。こ
こで回転子コアは突極形のもので説明したが、円筒形で
もよい。 次に第３の実施例を第４図及び第５図によって説明する
。この実施例が前記第１．第２及び第３の実施例と異な
る点は回転子側６０の構成が異なることである。 すなわち第４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個の回転子コア８３．８４の外周上
に連通した複数個の導体６６を設け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を設け
である。 また２個の回転子コア８３．８４の間の中央部において
、電気角で１８０°に位置する導体６６間を第５図に示
すようにダイオード９０および連絡環９１を介して連結
しである。第５図は２極の場合を示したが、これに限定
されないことはいうまでもない。 ここで固定子の主巻線２１に対峙するカゴ形導体６６に
誘起する電圧を図示の方向にＥとし、また固定子の主巻
線２２に対峙するカゴ形導体６６に誘起する電圧を図示
の方向にＥεＪｅとする。ただし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。 起動時には第１の実施例で述べたように、電圧の位相差
角θをθ＝００とするから、ＥＥｊ１１＝Ｅとなってカ
ゴ形導体６６に環流電流が流れて、回転子は誘導電動機
の原理で起動する。従って起動トルクは大きく、別個の
起動機を必要としない。 次に同期運転時においては、第１の実施例で述べたよう
に、電圧の位相差角θをθ＝１８０゜にする。従ってε
ｊ・＝−１となるので、カゴ形導体６６に流れていた環
流電流は流れなく−なり、カゴ形導体６６にはダイオー
ド９０及び連絡環１９を通じて逆相分回転磁界による整
流電流が流れる。この整流電流は直流分を含むので、カ
ゴ形導体６６は直流励磁されて回転子コア８３゜８４に
磁極を形成する。この回転子コア８３゜８４に形成され
た磁極が固定子の主巻線２１゜２２の作る正相分回転磁
界にロックされて同期トルクを生じ、回転子は同期速度
で回転する。 次に第４の実施例を第６図及び第７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８
０の構成が異なることである。すなわち、第６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
の突極形永久磁石回転子８１．８２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絡してその両
端部において該導体を短絡する短絡環６７を設けたカゴ
形導体を設けである。なお、２つの突極形永久磁石回転
子８１．８２のＮ、　　Ｓの着磁は図のように逆極性に
着磁する。 ここで突極形永久磁石回転子は２極として図示しである
から、勿論２極に限定されるものではない。また永久磁
石回転子は円筒形でもよい。 ここで固定子の主巻線２１に対峙するカゴ形導体６６に
誘起する電圧を図示の方向にＥとし、また固定子の主巻
線２２に対峙するカゴ形導体６６に誘起する電圧を図示
の方向にＥεＪｅとする。ただし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。 起動時には第１の実施例で述べたように、電圧の位相差
角θはθ＝０°であるから、Ｅεｊ＠＝Ｅとなってカゴ
形導体６６に環流電流が流れて、回転子は誘導電動機の
原理で起動する。従って起動トルクは大きく、別個の起
動機を必要としない。 次に同期運転時には第１の実施例で述べたように、電圧
の位相差角θをθ＝　ＩＨｏにする。 従ってＥεＪｅｌ＝　　ｌとなるので、カゴ形導体６６
の誘起電圧は打消されて電流が流れなくなる。 一方突極形永久磁石回転子８１の磁極は固定子の主巻線
２１の作る正相分回転磁界にロックされ、さらに突極形
永久磁石回転子８２の磁極は固定子の主巻線２２の作る
正相分回転磁界にロックされて同期トルクを生じ、回転
子は同期速度で回転する。

【効　果】

本発明の単相交流誘導同期電動機によると起動は誘導電
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。更に詳説す
ると、本発明のブラシレス単相誘導同期電動機は、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本発明の同期電動機による起動が可
能である。 ところで、本発明のブラシレス単相誘導同期電動機は、
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、同期電動機の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はなく、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例の固定子側と回転子側の簡略な構
成図、第２図は第２の実施例の固定子側と回転子側との
簡略な構成図、第３図は第２の実施例の回転子の正断面
図、第４図は第３の実施例の固定子側と回転子側の簡略
な構成図、第５図は第３の実施例の回転子の正断面図、
第６図は第４の実施例の固定子側と回転子側の簡略な構
成図、第７図は第４の実施例の回転子の正断面図である
。 １０・・・回転軸、２０・・・固定子側、２１・・・主
巻線、２２・・・主巻線、２３・・・補助巻線、２４・
・・補助巻線、２５・・・インピーダンス、２６・・・
インピーダンス、２７・・・電圧移相装置、３０・・・
回転子側、３１・・・第１相の巻線、３２・・・第１相
の巻線、３３・・・第２相の巻線、３４・・・第２相の
巻線、３５・・・ダイオード、３６・・・ダイオード、
６０・・・回転子側、６１・・・回転子コア、６２・・
・回転子コア、６３・・・回転子巻線、６４・・・回転
子巻線、６６・・・導体、６７・・・短絡環、６８・・
・ダイオード、７０・・・回転子側、８０・・・回転子
側、８１・・・突極形永久磁石回転子、８２・・・突極
形永久磁石回転子、８３・・・回転子コア、８４・・・
回転子コア、９０・・・ダイオード、９１・・・連絡環
、Ｓｌ・・・スイッチ、Ｓ２・・・スイッチ、Ｓ］・・
・スイッチ、Ｓ４・・・スイッチ。 特許出願人　株式会社佐竹製作所 第１図 第　２Ｖ 、　第３図 Ｌ−、Ｊ 第４図 第５図

Claims (8)

【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２個
   の回転子コアを有し、該２個の回転子コアのそれぞれに
   ２相またはそれ以上の相数の回転子巻線を設けてそれぞ
   れ直列に接続すると共に、該回転子巻線のそれぞれに並
   列にダイオードを接続した回転子と、前記２個の回転子
   コアにそれぞれ対向して周設した２個の固定子コアを有
   し、該２個の固定子コアのそれぞれに主巻線と補助巻線
   を設けた固定子及び前記２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
   により構成することを特徴とするブラシレス単相誘導同
   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２個
   の突極形回転子コアを有し、該２個の回転子コアのそれ
   ぞれに２相またはそれ以上の相数の回転子巻線を設けて
   それぞれ直列に接続すると共に、該回転子巻線のそれぞ
   れに並列にダイオードを接続し、更に前記２個の突極形
   回転子コアに連通してその外周上に複数個の導体を装着
   し該導体のそれぞれをその両端部において短絡する短絡
   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２個の固定子コアを有し、該２個
   の固定子コアのそれぞれに主巻線と補助巻線を設けた固
   定子及び前記２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
   とにより構成することを特徴とするブラシレス単相誘導
   電動機。
3. （３）　同一回転軸上に任意の間隔をおいて設けた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、その両端を短絡してかご形導体とした
   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２個の固定子コアを有し、該２個の固定子コアのそれ
   ぞれに主巻線と補助巻線を設けた固定子と、前記２個の
   回転子コアに連通する導体の前記固定子に対向しない部
   分でお互いに電気角で１８０゜に位置する導体間を連結
   するダイオード及び前記２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
   により構成することを特徴とするブラシレス単相誘導同
   期電動機。
4. （４）　同一回転軸上に任意の間隔をおいて設けた２個
   の回転子コアを永久磁石で構成し、該回転子コアの外周
   上に２個の回転子コアに連通した複数の導体を設け、そ
   の両端を短絡環で連結した回転子と、前記回転子コアに
   それぞれ対向して周設した２個の固定子コアを有し、該
   ２個の固定子コアのそれぞれに主巻線と補助巻線を設け
   た固定子及び前記２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によ
   り構成したことを特徴とするブラシレス単相誘導同期電
   動機。
5. （５）　請求項（４）記載のブラシレス単相誘導同期電
   動機であって、永久磁石で構成した２個の回転子コアの
   磁極は、Ｎ極とＳ極とを対にして、一方の回転子コアの
   Ｎ極と他方の回転子コアのＳ極とを同一の位置に配置し
   、さらに一方の回転子コアのＳ極と他方の回転子コアの
   Ｎ極とを同一の位置に配置したことを特徴とするブラシ
   レス単相誘導同期電動機。
6. （６）　請求項（４）または（５）記載のブラシレス単
   相誘導同期電動機であって、永久磁石で構成した回転子
   コアは円筒型であることを特徴とするブラシレス単相誘
   導電同期動機。
7. （７）　請求項（４）または（５）記載のブラシレス単
   相誘導同期電動機であって、永久磁石で構成した回転子
   コアは突極型であることを特徴とするブラシレス単相誘
   導同期電動機。
8. （８）　請求項（１）から（４）のいずれかに記載のブ
   ラシレス単相誘導同期電動機であって、電圧移相装置は
   、２個の固定子の相対位置を機械的に回動するか、ある
   いは固定子巻線の端子をスイッチで切換えて電源に接続
   するようにしたことを特徴とするブラシレス単相誘導同
   期電動機。