JPH04217845A - 同期電動機 - Google Patents
同期電動機Info
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- JPH04217845A JPH04217845A JP41199990A JP41199990A JPH04217845A JP H04217845 A JPH04217845 A JP H04217845A JP 41199990 A JP41199990 A JP 41199990A JP 41199990 A JP41199990 A JP 41199990A JP H04217845 A JPH04217845 A JP H04217845A
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機の作用で起
動して永久磁石で同期運転に引き込む永久磁石型同期電
動機に関する。
動して永久磁石で同期運転に引き込む永久磁石型同期電
動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明に係る従来技術として、ブラシレ
ス構造の同期電動機がある。これは、回転子を１組の誘
導電動機のかご形導体と、１組の永久磁石の回転子コア
とにより構成し、起動時には固定子の回転磁界と誘導電
動機のかご形導体との電磁誘導作用により起動し、誘導
電動機の非同期速度から同期速度に近づいた時、つまり
すべりが零に近づいた時、固定子の回転磁界と永久磁石
の磁極とが吸引し合って同期速度に至るものである。
ス構造の同期電動機がある。これは、回転子を１組の誘
導電動機のかご形導体と、１組の永久磁石の回転子コア
とにより構成し、起動時には固定子の回転磁界と誘導電
動機のかご形導体との電磁誘導作用により起動し、誘導
電動機の非同期速度から同期速度に近づいた時、つまり
すべりが零に近づいた時、固定子の回転磁界と永久磁石
の磁極とが吸引し合って同期速度に至るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の同期電
動機は固定子の回転磁界と電磁誘導作用のある一組の誘
導電動機のかご形導体と固定子の回転磁界と吸引し合う
一組の永久磁石の回転子コアとにより構成し、起動時は
固定子の回転磁界と誘導電動機のかご形導体との電磁誘
導作用により起動するために、非同期速度における前記
永久磁石と固定子の回転磁界との吸引・反撥が同時に作
用する起動障害に十分打ち勝つだけの電磁誘導作用を有
するかご形導体を必要とする。したがって、誘導電動機
のかご形導体は永久磁石の回転子コアによる起動障害を
無視でき得るだけの十分な大きさに構成する必要があり
、このため永久磁石のブラシレス同期電動機はその出力
に比較して大型になっていた。
動機は固定子の回転磁界と電磁誘導作用のある一組の誘
導電動機のかご形導体と固定子の回転磁界と吸引し合う
一組の永久磁石の回転子コアとにより構成し、起動時は
固定子の回転磁界と誘導電動機のかご形導体との電磁誘
導作用により起動するために、非同期速度における前記
永久磁石と固定子の回転磁界との吸引・反撥が同時に作
用する起動障害に十分打ち勝つだけの電磁誘導作用を有
するかご形導体を必要とする。したがって、誘導電動機
のかご形導体は永久磁石の回転子コアによる起動障害を
無視でき得るだけの十分な大きさに構成する必要があり
、このため永久磁石のブラシレス同期電動機はその出力
に比較して大型になっていた。
【０００４】一方、本来必要とされる同期トルクは、誘
導電動機のかご形導体を起動時のトルクが永久磁石に十
分打ち勝つだけの大きさにするため、逆に永久磁石は小
形になり同期トルクに比較して同期電動機は大形になっ
ていた。つまり目標とする同期トルクに必要とする永久
磁石の回転子コアから、その永久磁石の非同期時に作用
する起動障害に十分打ち勝つ誘導電動機のかご形導体と
なるよう設計するためである。
導電動機のかご形導体を起動時のトルクが永久磁石に十
分打ち勝つだけの大きさにするため、逆に永久磁石は小
形になり同期トルクに比較して同期電動機は大形になっ
ていた。つまり目標とする同期トルクに必要とする永久
磁石の回転子コアから、その永久磁石の非同期時に作用
する起動障害に十分打ち勝つ誘導電動機のかご形導体と
なるよう設計するためである。
【０００５】以上の永久磁石型のブラシレス同期電動機
は小型の特にＷＯＷ（ワウ）を嫌う録音録画機やその再
生機に使用されるが、前述の理由によりこれらの機器の
小型化への限界となり、同出力で小型の同期電動機の開
発が望まれている。
は小型の特にＷＯＷ（ワウ）を嫌う録音録画機やその再
生機に使用されるが、前述の理由によりこれらの機器の
小型化への限界となり、同出力で小型の同期電動機の開
発が望まれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、同期電動機に
おいて固定子の回転磁界との電磁誘導作用により非同期
速度で回転する第１の回転子部分、たとえば誘導電動機
のかご形導体と、回転磁界との吸引により同期速度で回
転する永久磁石で形成した第２の回転子部分とにより形
成される回転子を、同一回転上に任意間隔を設けて２組
装設した回転子と、前記同一回転軸上に設けた２組の回
転子それぞれに対向して周設した２個の固定子と、該２
個の固定子のうち一方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、相対位置に
おいて電気的位相に位相差０°と位相差 １８０°とを
生じさせる電圧移相装置とにより構成すると共に、起動
時は前記位相差０°または位相差 １８０°の回転磁界
にして、前記一方の固定子の回転磁界と前記一方の固定
子に対峙する永久磁石で形成した第２の回転子部分とを
吸引し合うように且つ前記他の固定子の回転磁界と前記
他の固定子に対峙する永久磁石で形成した第２の回転子
部分とを反撥し合うようにして前記吸引と反撥とで相殺
するよう前記永久磁石で形成した２組の第２の回転子部
分を配設し、前記位相差を １８０°変化させて非同期
速度から同期速度に引き入れることにより前記課題を解
決するための手段とした。
おいて固定子の回転磁界との電磁誘導作用により非同期
速度で回転する第１の回転子部分、たとえば誘導電動機
のかご形導体と、回転磁界との吸引により同期速度で回
転する永久磁石で形成した第２の回転子部分とにより形
成される回転子を、同一回転上に任意間隔を設けて２組
装設した回転子と、前記同一回転軸上に設けた２組の回
転子それぞれに対向して周設した２個の固定子と、該２
個の固定子のうち一方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、相対位置に
おいて電気的位相に位相差０°と位相差 １８０°とを
生じさせる電圧移相装置とにより構成すると共に、起動
時は前記位相差０°または位相差 １８０°の回転磁界
にして、前記一方の固定子の回転磁界と前記一方の固定
子に対峙する永久磁石で形成した第２の回転子部分とを
吸引し合うように且つ前記他の固定子の回転磁界と前記
他の固定子に対峙する永久磁石で形成した第２の回転子
部分とを反撥し合うようにして前記吸引と反撥とで相殺
するよう前記永久磁石で形成した２組の第２の回転子部
分を配設し、前記位相差を １８０°変化させて非同期
速度から同期速度に引き入れることにより前記課題を解
決するための手段とした。
【０００７】更に前記永久磁石で形成した２組の第２の
回転子部分の同一回転軸上への配設は、２組の回転子の
同一位置でそれぞれの磁極の中心位置を一致させること
でより容易に配記可能となる。
回転子部分の同一回転軸上への配設は、２組の回転子の
同一位置でそれぞれの磁極の中心位置を一致させること
でより容易に配記可能となる。
【０００８】また、前記電圧移相装置を２個の固定子の
うち一方の固定子の固定子巻線の端子を逆極性に切り換
えスイッチで構成することも有効な手段となる。
うち一方の固定子の固定子巻線の端子を逆極性に切り換
えスイッチで構成することも有効な手段となる。
【０００９】また、固定子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
源を用いることあるいは単相交流電源かまたは多相交流
電源を用いることも有効な手段となる。
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
源を用いることあるいは単相交流電源かまたは多相交流
電源を用いることも有効な手段となる。
【００１０】
【作 用】本発明の同期電動機の作用を説明する。ま
ず固定子の回転磁界との電磁誘導作用により非同期速度
で回転する第１の回転子部分、たとえば誘導電動機のか
ご形導体と、固定子の回転磁界との吸引により同期速度
で回転する永久磁石で形成した第２の回転子部分、つま
り永久磁石の回転子コアと、により形成される回転子を
、同一回転軸上に任意間隔を設けて２組装設した回転子
と、該２組の回転子にそれぞれ対峙して周設した２個の
固定子と、電圧移相装置とにより構成し、起動時に、一
方の固定子の回転磁界と該固定子に対峙する永久磁石の
回転子コアを吸引し合うように、且つ他の固定子の回転
磁界と該固定子に対峙する永久磁石の回転子コアを反撥
し合うように、２組の回転子の第２の回転子部分（永久
磁石の回転子コア）を配設したので、本発明の同期電動
機の起動は第１の回転子部分、たとえば誘導電動機のか
ご形導体と固定子の回転磁界との電磁誘導作用により誘
導電動機として起動することになる。これは永久磁石の
回転子コアを、２個の固定子の回転磁界に対し、一方を
吸引するように、他方を反撥するように同一回転軸上に
配設してあるので、永久磁石の回転子コアの起動時の障
害は打ち消されて非同期時の障害になりえない。
ず固定子の回転磁界との電磁誘導作用により非同期速度
で回転する第１の回転子部分、たとえば誘導電動機のか
ご形導体と、固定子の回転磁界との吸引により同期速度
で回転する永久磁石で形成した第２の回転子部分、つま
り永久磁石の回転子コアと、により形成される回転子を
、同一回転軸上に任意間隔を設けて２組装設した回転子
と、該２組の回転子にそれぞれ対峙して周設した２個の
固定子と、電圧移相装置とにより構成し、起動時に、一
方の固定子の回転磁界と該固定子に対峙する永久磁石の
回転子コアを吸引し合うように、且つ他の固定子の回転
磁界と該固定子に対峙する永久磁石の回転子コアを反撥
し合うように、２組の回転子の第２の回転子部分（永久
磁石の回転子コア）を配設したので、本発明の同期電動
機の起動は第１の回転子部分、たとえば誘導電動機のか
ご形導体と固定子の回転磁界との電磁誘導作用により誘
導電動機として起動することになる。これは永久磁石の
回転子コアを、２個の固定子の回転磁界に対し、一方を
吸引するように、他方を反撥するように同一回転軸上に
配設してあるので、永久磁石の回転子コアの起動時の障
害は打ち消されて非同期時の障害になりえない。
【００１１】さらに詳説すると、たとえば起動時に電圧
移相装置によって一方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方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、２個の固定
子の相対位置において電気的位相に位相差 １８０°を
生じさせた場合、同一回転軸上に任意間隔をおいて設け
た２個の第２の回転子部分、つまり２個の永久磁石の回
転子コアの磁極を次のように配設した。
移相装置によって一方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方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、２個の固定
子の相対位置において電気的位相に位相差 １８０°を
生じさせた場合、同一回転軸上に任意間隔をおいて設け
た２個の第２の回転子部分、つまり２個の永久磁石の回
転子コアの磁極を次のように配設した。
【００１２】まず一方の永久磁石の回転子コアのＮ極と
他方の永久磁石の回転子コアのＮ極とを同一位置に配置
し、さらに一方の永久磁石の回転子コアのＳ極と他方の
永久磁石の回転子コアのＳ極とを同一位置に配置させて
前記のように２個の固定子の相対位置における電気的位
置に １８０°の位相差を生じさせて起動すると、個々
の固定子の回転磁界は個々の第１の回転子部分に作用し
て電磁誘導により回転を始め、一方、２個の永久磁石の
回転子コアは同一位置で同磁極であり、２個の固定子は
位相差 １８０°で、これは相対位置で磁極は異磁極と
なるから、一方の固定子と一方の回転子コアとは同磁極
で反撥、他方の固定子と他方の回転子コアとは異磁極で
吸引となり同一回転軸上においてその作用は相殺される
。したがって起動時には第２の回転子コアとなる永久磁
石の永久を受けることなく起動障害なくスムーズな誘導
電動機での起動となる。
他方の永久磁石の回転子コアのＮ極とを同一位置に配置
し、さらに一方の永久磁石の回転子コアのＳ極と他方の
永久磁石の回転子コアのＳ極とを同一位置に配置させて
前記のように２個の固定子の相対位置における電気的位
置に １８０°の位相差を生じさせて起動すると、個々
の固定子の回転磁界は個々の第１の回転子部分に作用し
て電磁誘導により回転を始め、一方、２個の永久磁石の
回転子コアは同一位置で同磁極であり、２個の固定子は
位相差 １８０°で、これは相対位置で磁極は異磁極と
なるから、一方の固定子と一方の回転子コアとは同磁極
で反撥、他方の固定子と他方の回転子コアとは異磁極で
吸引となり同一回転軸上においてその作用は相殺される
。したがって起動時には第２の回転子コアとなる永久磁
石の永久を受けることなく起動障害なくスムーズな誘導
電動機での起動となる。
【００１３】ところで起動時に電圧移相装置によって位
相差を ０°とする場合には２個の永久磁石の磁極を、
一方の永久磁石の回転子コアのＮ極と他方の永久磁石の
回転子コアのＳ極とを同一位置に配置し、さらに一方の
永久磁石の回転子コアのＳ極と他方の永久磁石の回転子
コアのＮ極とを同一位置に配置することで前記と同じく
起動時に永久磁石の影響を受けずスムーズな誘導電動機
での起動となる。
相差を ０°とする場合には２個の永久磁石の磁極を、
一方の永久磁石の回転子コアのＮ極と他方の永久磁石の
回転子コアのＳ極とを同一位置に配置し、さらに一方の
永久磁石の回転子コアのＳ極と他方の永久磁石の回転子
コアのＮ極とを同一位置に配置することで前記と同じく
起動時に永久磁石の影響を受けずスムーズな誘導電動機
での起動となる。
【００１４】次に同期速度に引き入れる場合の作用を説
明する。誘導電動機で起動して回転子のすべりＳがＳ＝
０に近づいた時、つまりＳ＝ ０．０５付近で前記電
圧移相装置によって電気的位相を変化させる。より具体
的には位相差を １８０°変化させると位相差は １８
０°から ０°または ０°から １８０°に変化する
ことになる。次に前述の２個の永久磁石の回転子コアが
同一位置で同磁極となるよう配設した場合、２個の固定
子の位相差を １８０°から ０°に変化させて相対位
置で磁極を同磁極とするから、一方他方とも対峙する固
定子と永久磁石の回転子コアとは吸引となり同期速度に
至る。また前述の２個の永久磁石の回転子コアが同一位
置で異磁極となるよう配設した場合、２個の固定子の位
相差を ０°から １８０°に変化させて相対位置で磁
極は異磁極であるから、一方他方とも対峙する固定子と
永久磁石の回転子コアとは吸引となり同期速度に至る。 ところで同期速度に引き入れるため電圧移相装置によっ
て位相差を １８０°変化させた瞬間、２個の永久磁石
の回転子コアの磁極と、２個の固定子の回転磁界の磁極
とがそれぞれ同磁極に位置していた場合、それらは同磁
極のため反撥し合うが、２個の固定子の磁界が回転磁界
の由に反撥の次の瞬間には回転子コアの磁極と異なる異
磁極の回転磁界と吸引し合って同期速度に至る。
明する。誘導電動機で起動して回転子のすべりＳがＳ＝
０に近づいた時、つまりＳ＝ ０．０５付近で前記電
圧移相装置によって電気的位相を変化させる。より具体
的には位相差を １８０°変化させると位相差は １８
０°から ０°または ０°から １８０°に変化する
ことになる。次に前述の２個の永久磁石の回転子コアが
同一位置で同磁極となるよう配設した場合、２個の固定
子の位相差を １８０°から ０°に変化させて相対位
置で磁極を同磁極とするから、一方他方とも対峙する固
定子と永久磁石の回転子コアとは吸引となり同期速度に
至る。また前述の２個の永久磁石の回転子コアが同一位
置で異磁極となるよう配設した場合、２個の固定子の位
相差を ０°から １８０°に変化させて相対位置で磁
極は異磁極であるから、一方他方とも対峙する固定子と
永久磁石の回転子コアとは吸引となり同期速度に至る。 ところで同期速度に引き入れるため電圧移相装置によっ
て位相差を １８０°変化させた瞬間、２個の永久磁石
の回転子コアの磁極と、２個の固定子の回転磁界の磁極
とがそれぞれ同磁極に位置していた場合、それらは同磁
極のため反撥し合うが、２個の固定子の磁界が回転磁界
の由に反撥の次の瞬間には回転子コアの磁極と異なる異
磁極の回転磁界と吸引し合って同期速度に至る。
【００１５】
【実施例】本発明の好適な実施例を図１と図２によって
その構成を示す。まず図１において本発明の同期電動機
の側断面図を、図２に回転子の軸方向の中心から見た一
部を破断した回転子の側断面図を示す。
その構成を示す。まず図１において本発明の同期電動機
の側断面図を、図２に回転子の軸方向の中心から見た一
部を破断した回転子の側断面図を示す。
【００１６】鋼板を積層した回転子コア２に回転子導体
３と前記回転子コア２の両側に短絡環４とを装設して形
成した第１の回転子部分となるかご形回転子６と、永久
磁石コアで形成した第２の回転子部分となる永久磁石回
転子７とを一体にして一組とした回転子８を同一回転軸
９に２組設けると共に、２組の回転子８にそれぞれ対峙
して巻線１３を装設した２組の固定子１０を機枠１１に
固設してある。また前記回転子８を２組設けた回転軸９
は機枠１１に嵌挿した軸受１２，１２により回転自在に
軸支されている。
３と前記回転子コア２の両側に短絡環４とを装設して形
成した第１の回転子部分となるかご形回転子６と、永久
磁石コアで形成した第２の回転子部分となる永久磁石回
転子７とを一体にして一組とした回転子８を同一回転軸
９に２組設けると共に、２組の回転子８にそれぞれ対峙
して巻線１３を装設した２組の固定子１０を機枠１１に
固設してある。また前記回転子８を２組設けた回転軸９
は機枠１１に嵌挿した軸受１２，１２により回転自在に
軸支されている。
【００１７】なお、冷却用ファンを設けること、短絡環
４に冷却作用を持たせること、機枠１１と固定子１０お
よび回転子８の任意箇所に冷却用通風路を設けることな
ど任意に選択可能である。
４に冷却作用を持たせること、機枠１１と固定子１０お
よび回転子８の任意箇所に冷却用通風路を設けることな
ど任意に選択可能である。
【００１８】また第１の回転子部分となるかご形回転子
６と永久磁石コアで形成した第２の回転子部分となる永
久磁石回転子７とは図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のよう
に構成することも可能で本実施例に限定されない。また
第１の回転子部分をかご形導体で説明したが、巻線形導
体を使用することもある。
６と永久磁石コアで形成した第２の回転子部分となる永
久磁石回転子７とは図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のよう
に構成することも可能で本実施例に限定されない。また
第１の回転子部分をかご形導体で説明したが、巻線形導
体を使用することもある。
【００１９】次に電圧移相装置１４について図４により
説明する。固定子１０Ａ，Ｂに巻装した巻線１３Ａ，Ｂ
を三相電源Ｒ，Ｓ，Ｔに並列に接続すると共に他方の固
定子１０Ｂはスイッチ１５からなる電圧移相装置１４を
介して接続してある。ここで本実施例においては巻線１
３Ａ，Ｂを並列に接続した例を示しているが直列に接続
することもある。さて電圧移相装置１４は、巻線１３Ａ
と１３Ｂとの電気的位相差を位相差 ０°と位相差 １
８０°に切り換えるものであり、本実施例では固定子１
０Ｂの巻線の端子をスイッチ１５により切り換え可能に
してあり、図５においてスイッチ１５が（１）側にある
とき位相差 ０°、スイッチが（２）側にあるとき位相
差 １８０°となるように構成してある。この電圧移相
装置１４は起動時にスイッチ１５を（１）側、つまり位
相差 ０°に、同期運転時にスイッチ１５を（２）側、
つまり位相差 １８０°に切り換えるものとする。
説明する。固定子１０Ａ，Ｂに巻装した巻線１３Ａ，Ｂ
を三相電源Ｒ，Ｓ，Ｔに並列に接続すると共に他方の固
定子１０Ｂはスイッチ１５からなる電圧移相装置１４を
介して接続してある。ここで本実施例においては巻線１
３Ａ，Ｂを並列に接続した例を示しているが直列に接続
することもある。さて電圧移相装置１４は、巻線１３Ａ
と１３Ｂとの電気的位相差を位相差 ０°と位相差 １
８０°に切り換えるものであり、本実施例では固定子１
０Ｂの巻線の端子をスイッチ１５により切り換え可能に
してあり、図５においてスイッチ１５が（１）側にある
とき位相差 ０°、スイッチが（２）側にあるとき位相
差 １８０°となるように構成してある。この電圧移相
装置１４は起動時にスイッチ１５を（１）側、つまり位
相差 ０°に、同期運転時にスイッチ１５を（２）側、
つまり位相差 １８０°に切り換えるものとする。
【００２０】前記電圧移相装置１４の起動時に ０°、
同期運転時に位相差 １８０°を受けて前述の第２の回
転子部分の永久磁石回転子７について更に説明する。起
動時に位相差 ０°であるから２個の固定子の同一位置
における磁極は常に同極となる。したがって、起動時に
一方の固定子１０Ａの回転磁界と前記一方の固定子１０
Ａに対峙する永久磁石回転子７Ａとが吸引し合うように
且つ他の固定子１０Ｂの回転磁界と前記他方の固定子１
０Ｂに対峙する永久磁石回転子７Ｂとが反撥し合うよう
にするために、永久磁石回転子の同一位置における磁極
を、永久磁石回転子７ＡのＮ極と永久磁石回転子７Ｂの
Ｓ極とが相対するように同一回転軸９に永久磁石回転子
７を配設してある。つまり図５に示すように回転子７と
固定子１０の同一位置における磁極は、たとえば２個の
固定子１０Ａ，１０Ｂの瞬時の磁極をＳ極、Ｓ極とした
場合、回転子８の永久磁石回転子７Ａ，７ＢはＮ極とＳ
極になり一方は吸引であり他方は反撥となって、同一回
転軸９上で相殺される。
同期運転時に位相差 １８０°を受けて前述の第２の回
転子部分の永久磁石回転子７について更に説明する。起
動時に位相差 ０°であるから２個の固定子の同一位置
における磁極は常に同極となる。したがって、起動時に
一方の固定子１０Ａの回転磁界と前記一方の固定子１０
Ａに対峙する永久磁石回転子７Ａとが吸引し合うように
且つ他の固定子１０Ｂの回転磁界と前記他方の固定子１
０Ｂに対峙する永久磁石回転子７Ｂとが反撥し合うよう
にするために、永久磁石回転子の同一位置における磁極
を、永久磁石回転子７ＡのＮ極と永久磁石回転子７Ｂの
Ｓ極とが相対するように同一回転軸９に永久磁石回転子
７を配設してある。つまり図５に示すように回転子７と
固定子１０の同一位置における磁極は、たとえば２個の
固定子１０Ａ，１０Ｂの瞬時の磁極をＳ極、Ｓ極とした
場合、回転子８の永久磁石回転子７Ａ，７ＢはＮ極とＳ
極になり一方は吸引であり他方は反撥となって、同一回
転軸９上で相殺される。
【００２１】以上の構成における作用を説明する。説明
は起動から同期運転に至る順序で行う。まず起動時には
、電圧移相装置１４のスイッチ１５を（１）側にして電
源Ｒ、Ｓ、Ｔを投入する。固定子１０Ａ，１０Ｂにはそ
れぞれ電気的位相差 ０°の回転磁界を発生する。そし
て回転磁界とかご形回転子６との電極誘導作用により回
転軸９は回転を始める。この時永久磁石回転子７Ａ，７
Ｂは回転子の同一位置における磁極が異なるので、前述
の通り回転磁界と永久磁石とは、一方で吸引、他方で反
撥という同一回転軸上での作用の相殺により、従来の起
動時の永久磁石と回転磁界による起動障害は発生しない
。したがって従来の技術にあるような永久磁石回転子コ
アによる起動障害を考慮した大型のかご形回転子とする
必要はなくなった。
は起動から同期運転に至る順序で行う。まず起動時には
、電圧移相装置１４のスイッチ１５を（１）側にして電
源Ｒ、Ｓ、Ｔを投入する。固定子１０Ａ，１０Ｂにはそ
れぞれ電気的位相差 ０°の回転磁界を発生する。そし
て回転磁界とかご形回転子６との電極誘導作用により回
転軸９は回転を始める。この時永久磁石回転子７Ａ，７
Ｂは回転子の同一位置における磁極が異なるので、前述
の通り回転磁界と永久磁石とは、一方で吸引、他方で反
撥という同一回転軸上での作用の相殺により、従来の起
動時の永久磁石と回転磁界による起動障害は発生しない
。したがって従来の技術にあるような永久磁石回転子コ
アによる起動障害を考慮した大型のかご形回転子とする
必要はなくなった。
【００２２】次に固定子１０とかご形回転子６との電磁
誘導作用による回転子８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き入れる
。これは次にようにして行う。
誘導作用による回転子８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き入れる
。これは次にようにして行う。
【００２３】先ず電圧移相装置１４によって固定子１０
Ａ，１０Ｂの回転磁界の電気的位相差 １８０°を生じ
るようにする。つまり電圧移相装置１４のスイッチ１５
を（２）側に切り換えると、図６に示すように、固定子
１０Ａ，１０Ｂの回転磁界の位相差が １８０°となっ
ているので、２個の固定子１０Ａ，１０Ｂの同一位置に
おける瞬時の磁極は常に異極、つまりＳ極とＮ極になっ
ている。したがって、永久磁石回転子７Ａ、７Ｂのそれ
ぞれの磁極Ｎ極とＳ極は前記の回転磁界と吸引し合って
永久磁石回転子７は同期速度に至る。またかご形回転子
６は永久磁石回転子７の同期により回転磁界との電極誘
導作用は無くなり同期速度への影響は全くなくなる。
Ａ，１０Ｂの回転磁界の電気的位相差 １８０°を生じ
るようにする。つまり電圧移相装置１４のスイッチ１５
を（２）側に切り換えると、図６に示すように、固定子
１０Ａ，１０Ｂの回転磁界の位相差が １８０°となっ
ているので、２個の固定子１０Ａ，１０Ｂの同一位置に
おける瞬時の磁極は常に異極、つまりＳ極とＮ極になっ
ている。したがって、永久磁石回転子７Ａ、７Ｂのそれ
ぞれの磁極Ｎ極とＳ極は前記の回転磁界と吸引し合って
永久磁石回転子７は同期速度に至る。またかご形回転子
６は永久磁石回転子７の同期により回転磁界との電極誘
導作用は無くなり同期速度への影響は全くなくなる。
【００２４】ところで前記同期引き入れの瞬間の回転磁
界と永久磁石回転子コアの磁極との位置関係が図６のよ
うに双方が吸引する位置にあれば最良があるが、たとえ
ば図７のように固定子１０と永久磁石回転子７の磁極が
同極で近づいていた場合は、永久磁石回転子７ＡのＳ極
と固定子１０ＡのＳ極とが反撥し、同様に永久磁石回転
子７ＢのＮ極と固定子１０ＢのＮとが反撥し、回転子８
の位置が瞬間に図６の位置に引き入れられすべてのＮ，
Ｓ極が吸引する状態で安定して同期速度に至る。
界と永久磁石回転子コアの磁極との位置関係が図６のよ
うに双方が吸引する位置にあれば最良があるが、たとえ
ば図７のように固定子１０と永久磁石回転子７の磁極が
同極で近づいていた場合は、永久磁石回転子７ＡのＳ極
と固定子１０ＡのＳ極とが反撥し、同様に永久磁石回転
子７ＢのＮ極と固定子１０ＢのＮとが反撥し、回転子８
の位置が瞬間に図６の位置に引き入れられすべてのＮ，
Ｓ極が吸引する状態で安定して同期速度に至る。
【００２５】以上のようにかご形回転子と永久磁石回転
子とを１組として同一回転軸に２組設けた回転子と、そ
れに対峙した２個の固定子及び、２個の固定子の電気的
位相差を ０°と １８０°に切り換える簡単なスイッ
チによる構成で、起動時には同期トルクを発生する永久
磁石回転子による起動障害を相殺により無視できるから
、永久磁石回転子の影響を無視し起動トルクだけを考慮
したかご形回転子の設計を行うことができ従来技術のよ
うに大型になることはない。逆に起動時に起動障害を与
えない永久磁石回転子は、起動時は無視して同期トルク
に応じた永久磁石回転子の設計を行うことができ同期ト
ルクを大きくとることができる。
子とを１組として同一回転軸に２組設けた回転子と、そ
れに対峙した２個の固定子及び、２個の固定子の電気的
位相差を ０°と １８０°に切り換える簡単なスイッ
チによる構成で、起動時には同期トルクを発生する永久
磁石回転子による起動障害を相殺により無視できるから
、永久磁石回転子の影響を無視し起動トルクだけを考慮
したかご形回転子の設計を行うことができ従来技術のよ
うに大型になることはない。逆に起動時に起動障害を与
えない永久磁石回転子は、起動時は無視して同期トルク
に応じた永久磁石回転子の設計を行うことができ同期ト
ルクを大きくとることができる。
【００２６】ところで本発明の同期電動機はその起動を
誘導電動機で行うので、一般的に誘導電動機で使用され
る電源を利用できる。つまり商用周波数の交流電源やイ
ンバータを利用した可変周波数電源を利用できる。また
単相、多相においても利用可能である。
誘導電動機で行うので、一般的に誘導電動機で使用され
る電源を利用できる。つまり商用周波数の交流電源やイ
ンバータを利用した可変周波数電源を利用できる。また
単相、多相においても利用可能である。
【００２７】以上の実施例の説明は電圧移相装置１４に
よって２個の固定子の回転磁界の電気的位相に位相差
０°と １８０°とを設け、位相差 ０°で起動して位
相差 １８０°で同期に引き入れる旨説明したが、逆に
位相差１８０ °で起動して位相差 ０°で同期に引き
入れることも可能である。この場合、永久磁石回転子７
Ａ，７Ｂの同一位置における磁極を、永久磁石回転子７
ＡのＮ極と永久磁石回転子７ＢのＮ極とが相対するよう
に同一回転軸９に配設すればよく、その場合にも本実施
例と同様の性能を有するものとなる。
よって２個の固定子の回転磁界の電気的位相に位相差
０°と １８０°とを設け、位相差 ０°で起動して位
相差 １８０°で同期に引き入れる旨説明したが、逆に
位相差１８０ °で起動して位相差 ０°で同期に引き
入れることも可能である。この場合、永久磁石回転子７
Ａ，７Ｂの同一位置における磁極を、永久磁石回転子７
ＡのＮ極と永久磁石回転子７ＢのＮ極とが相対するよう
に同一回転軸９に配設すればよく、その場合にも本実施
例と同様の性能を有するものとなる。
【００２８】ところで前記電圧移相装置１４を本実施例
ではスイッチ１５により構成したが、一方の固定子に対
し、他方の固定子を回動させる、回動固定子に構成する
ことも可能である。
ではスイッチ１５により構成したが、一方の固定子に対
し、他方の固定子を回動させる、回動固定子に構成する
ことも可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上の構成から本発明の同期電動機は、
起動時は従来の誘導電動機と同様のトルク特性で行い、
すべりＳがたとえばＳ＝０．０５付近から同期速度に移
行して同期電動機のトルク特性で運転するものである。 この同期電動機は、起動機やブラシを必要としないから
その構造、構成が簡単となるだけでなく、従来の誘導電
動機と同様のトルク特性で起動できるので重負荷がかか
ったままで起動と同期運転が可能となる。
起動時は従来の誘導電動機と同様のトルク特性で行い、
すべりＳがたとえばＳ＝０．０５付近から同期速度に移
行して同期電動機のトルク特性で運転するものである。 この同期電動機は、起動機やブラシを必要としないから
その構造、構成が簡単となるだけでなく、従来の誘導電
動機と同様のトルク特性で起動できるので重負荷がかか
ったままで起動と同期運転が可能となる。
【００３０】更に起動時には同期トルクを発生する永久
磁石回転子による起動障害を相殺により無視できるから
永久磁石回転子の影響を無視した起動トルクだけを考慮
したかご形回転子の設計を行えばよく、逆に起動時に起
動障害を与えない永久磁石回転子は起動時を無視して同
期トルクに応じた永久磁石回転子の設計を行うことがで
き、総じて小型で同期トルクの大きい同期電動機とする
ことが可能となった。
磁石回転子による起動障害を相殺により無視できるから
永久磁石回転子の影響を無視した起動トルクだけを考慮
したかご形回転子の設計を行えばよく、逆に起動時に起
動障害を与えない永久磁石回転子は起動時を無視して同
期トルクに応じた永久磁石回転子の設計を行うことがで
き、総じて小型で同期トルクの大きい同期電動機とする
ことが可能となった。
【図１】本発明の同期電動機の側断面図を示した図であ
る。
る。
【図２】同期電動機の回転子の構造を回転子の軸方向の
中心から見た一部を破断した回転子の側面図である。
中心から見た一部を破断した回転子の側面図である。
【図３】回転子の他の実施例を示す構造図である。
【図４】同期電動機の固定子巻線の接続と電圧移相装置
とを簡単に表した結線図である。
とを簡単に表した結線図である。
【図５】同期電動機の起動時における固定子と永久磁石
回転子の磁極の状態を示す図である。
回転子の磁極の状態を示す図である。
【図６】同期電動機が同期トルクを発生するときの磁極
の状態を示す図である。
の状態を示す図である。
【図７】同期電動機を同期に引き入れる過程を示す図で
ある。
ある。
１ 同期電動機
２ 回転子コア
３ 回転子導体
４ 短絡環
５ 第１の回転子部分
６ かご形回転子
７ 永久磁石回転子
８ 回転子
９ 回転軸
１０ 固定子
１１ 機枠
１２ 軸受
１３ 固定子巻線
１４ 電圧移相装置
１５ スイッチ
Claims (5)
- 【請求項１】 同期電動機において、固定子の回転磁
界との電磁誘導作用により非同期速度で回転する第１の
回転子部分と、回転磁界との吸引により同期速度で回転
する永久磁石で形成した第２の回転子部分とにより形成
される回転子を、同一回転軸上に任意間隔を設けて２組
装設した回転子と、前記同一回転軸上に設けた２組の回
転子それぞれに対向して周設した２個の固定子と、該２
個の固定子のうち一方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、相対位置に
おいて電気的位相に位相差０°と位相差 １８０°とを
生じさせる電圧移相装置とにより構成すると共に、起動
時は前記位相差０°または位相差 １８０°の回転磁界
にして、前記一方の固定子の回転磁界と前記一方の固定
子に対峙する永久磁石で形成した第２の回転子部分とを
吸引し合うように且つ前記他の固定子の回転磁界と前記
他の固定子に対峙する永久磁石で形成した第２の回転子
部分とを反撥し合うようにして前記吸引と反撥とで相殺
するよう前記永久磁石で形成した２組の第２の回転子部
分を配設し、前記位相差を １８０°変化させて非同期
速度から同期速度に引き入れることを特徴とする同期電
動機。 - 【請求項２】 かご型回転子と永久磁石とで形成され
た回転子を１組の回転子に形成すると共に、該回転子を
同一回転軸上に任意間隔を設けて２組軸着して構成した
回転子と、前記２組の回転子のそれぞれに対向して周設
した２個の固定子と、該２個の固定子のうち一方の固定
子がこれに対峙する前記１組の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前記１組の回転
子の周囲に生じる回転磁界との間に ０°と １８０°
との位相差を生じさせる電圧移相装置とにより構成する
と共に、前記永久磁石で形成された回転子は前記２組の
回転子の同一位置で磁極の中心位置を一致させたことを
特徴とする同期電動機。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の同期電動機で
あって、前記電圧移相装置は一方の固定子巻線の端子を
逆極性に切換えるスイッチで構成したことを特徴とする
同期電動機。 - 【請求項４】 請求項１または２記載の同期電動機で
あって、固定子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であるこ
とを特徴とする同期電動機。 - 【請求項５】 請求項１または２記載の同期電動機で
あって、固定子を励磁する電源は単相交流電源かまたは
多相交流電源であることを特徴とする同期電動機。
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2411999A JP2982307B2 (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | 同期電動機 |
| EP91302245A EP0447257B1 (en) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | Two-stator induction synchronous motor |
| DE69102911T DE69102911T2 (de) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | Synchronmotoren mit zwei Statoren. |
| DK91302245.5T DK0447257T3 (da) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | Induktionssynkronmotor med 2 statorer |
| KR1019910004209A KR910017709A (ko) | 1990-03-16 | 1991-03-16 | 2고정자 유도 동기 전동기 |
| MYPI91000435A MY105310A (en) | 1990-03-16 | 1991-03-16 | Two-stator induction synchronous motor. |
| CA002038480A CA2038480C (en) | 1990-03-16 | 1991-03-18 | Two-stator induction synchronous motor |
| NO911070A NO303478B1 (no) | 1990-03-16 | 1991-03-18 | Synkron induksjonsmotor med to statorer |
| US07/671,116 US5144180A (en) | 1990-03-16 | 1991-03-18 | Two-stator induction synchronous motor |
| AU73541/91A AU639191B2 (en) | 1990-03-16 | 1991-03-18 | Two-stator induction synchronous motor |
| FI911306A FI911306A (fi) | 1990-03-16 | 1991-03-18 | Synkronmotor med tvao statorer. |
| NO964574A NO964574D0 (no) | 1990-03-16 | 1996-10-28 | Synkron induksjonsmotor med to statorer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2411999A JP2982307B2 (ja) | 1990-12-18 | 1990-12-18 | 同期電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04217845A true JPH04217845A (ja) | 1992-08-07 |
| JP2982307B2 JP2982307B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=18520897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2411999A Expired - Fee Related JP2982307B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-12-18 | 同期電動機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2982307B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108923606A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-11-30 | 株洲联诚集团控股股份有限公司 | 一种和谐机车牵引风机用异步启动永磁同步电动机 |
-
1990
- 1990-12-18 JP JP2411999A patent/JP2982307B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108923606A (zh) * | 2018-10-08 | 2018-11-30 | 株洲联诚集团控股股份有限公司 | 一种和谐机车牵引风机用异步启动永磁同步电动机 |
| CN108923606B (zh) * | 2018-10-08 | 2024-03-15 | 株洲联诚集团控股股份有限公司 | 一种和谐机车牵引风机用异步启动永磁同步电动机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2982307B2 (ja) | 1999-11-22 |
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Legal Events
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