JPH04334954A - ２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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単一の回転子と複数個
の固定子とを有し、複数個の固定子に対峙する回転子導
体の周囲に生じる回転磁界間に位相差を生じさせ、スム
ーズな起動をさせることができる２固定子誘導電動機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】複数固定子構成の誘導電動機のトルク制
御、速度制御は従来技術より知られる固定子間の位相差
を変化させる方法がある。この位相差を変化させる方法
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、更にこれらにスターデル
タ切換を組み合わせたものなど多種多様である。

【０００３】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又は用途に応じ
て様々の手法を用いることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、何種かの段
階的な位相の変化を設けて負荷に対応するものであり電
気的手法といえる。

【０００５】前記従来技術における電気的手法は固定子
巻線の結線を切換えて行い位相差は電気角　０°，６０
°，　１２０°，　１８０°が実施可能であるがその反
面、その切換に要する開閉器は十数個に及ぶものであり
高価となっていた。

【０００６】更に一般の誘導電動機は始動性改善の目的
で、スターデルタ切換装置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スターデルタ切換装置と
電動機の配線は複雑なものであった。つまり、スターデ
ルタ切換装置は装置が大形であることと切換を人力か他
の動力源に頼るため、直接電動機に設けることができず
、構造上スターデルタ切換装置と電動機との間の配線は
大容量のケーブルを多数必要とした。

【０００７】本発明は上記位相差におけるトルク特性を
有しつつも切換に要する開閉器を最少限で構成するショ
ックの少ない安価な２固定子誘導電動機を提供しようと
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、同一回転軸上に空間又は非磁性体部を介在して軸着
した第１及び第２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、前記各回転子コアに
それぞれ対向して周設されると共に複数相の固定子巻線
が各固定子コアにそれぞれ巻装された第１固定子及び第
２固定子と、前記第１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の位相差を変化させる
位相切換装置とを備える２固定子誘導電動機において、
前記位相切換装置は、前記第１固定子及び第２固定子の
第１固定子巻線と第２固定子巻線の巻線のすべてを直列
に接続して且つ位相差　１８０°となる直列デルタ結線
とし、該位相差　１８０°のデルタ結線のデルタの各頂
点に電源を供給する第１の開閉スイッチと、デルタ結線
の同相に接続した第１固定子巻線と第２固定子巻線との
接続各点に電源を供給する第２の開閉スイッチと、前記
デルタ結線のデルタの各頂点を短絡する第３の開閉スイ
ッチとにより構成した。

【０００９】

【作　　用】まず第１の開閉スイッチを投入して起動す
る。この状態においては電源を通じて、二つの固定子巻
線の各コイルが直列デルタ結線の状態で励磁されること
になる。従って、各コイルの分担電圧は電源の線間電圧
の　１／２で２つの固定子巻線の作る二つの回転磁界の
位相差角θは起動時にトルクの大きいθ＝　１８０°の
特性となる。従って高トルクで起動し加速する。

【００１０】次に第１の開閉スイッチを開放した後に第
２の開閉スイッチを投入して更に加速する。この状態に
おいては電源を通じて、二つの固定子巻線の各コイルが
直列デルタ結線の状態で励磁されることになる。従って
各コイルの分担電圧は電源の線間電圧の　１／２となり
、固定子巻線の作る二つの回転磁界の位相差角θは中速
領域においてトルクの大きいθ＝６０°の特性となる。 従って位相差角θ＝　１８０°の速度より更に加速され
る。

【００１１】次に第３の開閉スイッチを投入して運転状
態に入る。この状態においては第２の開閉スイッチと第
３の開閉スイッチとが投入されているので、電源を通じ
て、二つの固定子巻線の各コイルが並列スター結線の状
態で励磁されることになる。従って、各コイルの分担電
圧は電源の線間電圧の１／１．７３２となり、この時の
トルク特性は高速領域においてトルクの大きい従来の誘
導電動機と同様なθ＝０°の特性となる。従って更に加
速されて運転状態に入る。

【００１２】以上要するに、定格電圧の１．７３２／２
倍、すなわち８６％の電圧でしかも位相差角θ＝　１８
０°のトルク特性で起動し、同じ電圧で位相差角θ＝６
０°のトルク特性で加速し、定格電圧でしかも位相差角
θ＝　０°、すなわち従来の誘導電動機と同様の特性で
運転状態に入る。

【００１３】位相差角θ＝　１８０°での起動時に第１
の開閉スイッチを半導体素子例えばトライアックの点弧
角の制御によって巻線に流れる電流を制御することによ
ってソフトスタートすることができる。

【００１４】

【実施例】本発明は主としてかご型回転子をもつ２固定
子誘導電動機の位相切換装置として詳細を説明するが、
これに限定されないことは言うまでもない。たとえば巻
線型回転子をもつ２固定子誘導電動機の場合もある。

【００１５】すでに本出願人は、特願昭６１−１２８３
１４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
。

【００１６】図１により本発明の構成の一部をなす電動
機の構成の１例を説明する。符号１は本発明に係る２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に連通して複数個の導体６を装設
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
、複数個の導体６間のそれぞれを回転磁界の位相差によ
り電流が流れる連結材９を介して連結してある。

【００１７】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に並列し、第１固定子１２と第２固定子１３は
機枠１４に固定する。

【００１８】次に本発明の実施例を図２以降に示す。　
　図２は本発明の第１固定子１２と第２固定子１３の巻
線１０，１１の結線図である。

【００１９】固定子巻線１１の各コイルの一方の端子Ｕ
１，Ｖ１，Ｗ１をもう一つの固定子巻線１０の各コイル
の一方の端子Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２に接続し、固定子巻線１
１の各コイルの他方の端子Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１をもう一つ
の固定子巻線１０の各コイルの他方の端子Ｚ２，Ｘ２，
Ｙ２に接続してある。すなわち二つの固定子巻線を、同
相の巻線が逆極性に直列に隣設するように環状に接続し
てある。

【００２０】また同相の巻線の接続点Ｕ１−Ｕ２，Ｖ１
−Ｖ２，Ｗ１−Ｗ２を開閉スイッチＳ２を介して電源に
接続し、さらに異なる相の巻線の接続点Ｘ１−Ｚ２，Ｙ
１−Ｘ２，Ｚ１−Ｙ２を開閉スイッチＳ１を介して電源
に接続してある。また異なる相の巻線の接続点Ｘ１−Ｚ
２，Ｙ１−Ｘ２，Ｚ１−Ｙ２の間を短絡する開閉スイッ
チＳ３が設けてある。

【００２１】すなわち固定子巻線１０の一方の端子Ｕ２
，Ｖ２，Ｗ２と他方の端子Ｚ２，Ｘ２，Ｙ２をそれぞれ
開閉スイッチＳ１とＳ２を介して電源に接続し、開閉ス
イッチＳ１の負荷側端子間を短絡する開閉スイッチＳ３
が設けてある。以上の構成における作用を説明する。 説明は起動から運転に向う順序でおこなう。

【００２２】まず開閉スイッチＳ１を投入して起動する
。この状態においては開閉スイッチＳ２とＳ３が開閉さ
れているので、電源ＲＳＴから開閉スイッチＳ１を通じ
て、二つの固定子巻線１０，１１の各コイルが図３に示
す直列デルタ結線の状態で励磁されることになる。

【００２３】換言すれば第１固定子１２と第２固定子１
３の巻線１０，１１の巻線のすべてを直列に接続して且
つ位相差　１８０°となる直列デルタ結線となっている
。

【００２４】従って各コイルの分担電圧Ｅ１，Ｅ２，Ｅ
３，Ｅ１´，Ｅ２´，Ｅ３´は電源の線間電圧の１／２
となり、Ｅ１とＥ１´，Ｅ２とＥ２´およびＥ３とＥ３
´の位相差角θはθ＝　１８０°となる。従って固定子
巻線１０，１１の作る二つの回転磁界の位相差角θはθ
＝　１８０°となる。この時のトルク特性は図４に示す
ように起動時にトルクの大きいθ＝　１８０°の特性と
なる。従って高トルクで起動しすべりｌＫに相当する速
度まで加速する。

【００２５】次に開閉スイッチＳ１を開放した後に開閉
スイッチＳ２を投入して更に加速する。この状態におい
ては開閉スイッチＳ１とＳ３が開放されているので、電
源ＲＳＴから開閉スイッチＳ２を通じて、二つの固定子
巻線１０，１１の各コイルが図５に示す直列デルタ結線
の状態で励磁されることになる。

【００２６】従って各コイルの分担電圧Ｅ１，Ｅ２，Ｅ
３，Ｅ１´，Ｅ２´，Ｅ３´は電源の線間電圧の１／２
となり、Ｅ１とＥ１´，Ｅ２とＥ２´およびＥ３とＥ３
´の位相差角θはθ＝６０°となる。従って固定子巻線
１０，１１の作る二つの回転磁界の位相差角θはθ＝６
０°となる。この時のトルク特性は図４に示す中速領域
においてトルクの大きいθ＝６０°の特性となる。従っ
てすべりｌＫに相当する速度より更に加速されてすべり
ｍに相当する速度まで加速する。

【００２７】次にスイッチＳ３を投入して運転状態に入
る。この状態においては開閉スイッチＳ２とＳ３が投入
され、開閉スイッチＳ１が開放されているので、電源Ｒ
ＳＴから開閉スイッチＳ２とＳ３を通じて、二つの固定
子巻線１０，１１の各コイルが図６に示す並列Ｙ結線の
状態で励磁されることになる。

【００２８】従って各コイルの分担電圧Ｅ１，Ｅ２，Ｅ
３，Ｅ１´Ｅ２´，Ｅ３´は電源の線間電圧の１／１．
７３２となり、Ｅ１とＥ１´，Ｅ２とＥ２´およびＥ３
とＥ３´の位相差角θはθ＝　０°となる。この時のト
ルク特性は図４に示す高速領域においてトルクの大きい
従来の誘導電動機と同様なθ＝　０°の特性となる。従
ってすべりｍに相当する速度より更に加速されてすべり
ｎに相当する速度までの加速されて運転状態に入る。

【００２９】以上要するに定格電圧の１．７３２／２倍
すなわち８６％の電圧でしかもθ＝　１８０°のトルク
特性で起動し、同じ電圧でθ＝６０°のトルク特性で加
速し、定格電圧でしかもθ＝　０°すなわち従来の誘導
電動機と同様の特性で運転状態に入る。

【００３０】ここで例えば開閉スイッチＳ１を半導体素
子で構成することも考えられる。例えば、半導体素子を
トライアックで構成すると、そのトライアックの点弧角
を制御することによって固定子巻線に流れる電流を制御
できるので、開閉スイッチＳ１を閉じた時の位相差角θ
をθ＝　１８０°にしてトルクを徐々に起動用トルクθ
＝１８０°まで引き上げてショックのないソフトなスタ
ートを行うことも可能である。

【００３１】ところで本発明の位相切換装置は開閉スイ
ッチ３個で構成するためこの開閉スイッチの制御部分を
組み込んだ一体的な開閉装置を電動機本体に組み付ける
ことも可能で、この場合電動機への配線は図２からＲＳ
Ｔの３本でよいことになる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように２固定子誘導電動機の位相
差の設定を、単純な電圧移相装置により三段階に設定可
能となり、しかもその位相差は、起動用、中速用、運転
用の三種である。とくにトルク特性たとえば二乗低減ト
ルク特性の始動性の改善、起動時間の低減を目的とした
場合に好適な電動機となり、インバーター等の高価な制
御装置を必要としない。

【００３３】したがってトルクの多様化を図り低速から
定格回転域まで高いトルクを発生することのできる２固
定子誘導電動機の用途の拡大と高トルクの電動機を必要
とするあらゆる分野に、更に大きく貢献できるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は２固定子誘導電動機の側断面図である。

【図２】図２は位相切換装置と２つの固定子巻線の結線
図である。

【図３】図３は本発明の位相切換装置により位相差角θ
＝　１８０°とした開閉スイッチと２つの固定子巻線の
結線を示す図である。

【図４】図４は本発明の位相切換装置による誘導電動機
の各位相差角におけるトルク特性の一例を示すトルク特
性曲線である。

【図５】図５は本発明の位相切換装置により位相差角θ
＝６０°とした開閉スイッチと２つの固定子巻線の結線
を示す図である。

【図６】図６は本発明の位相切換装置により位相差角θ
＝　０°とした開閉スイッチと２つの固定子巻線の結線
を示す図である。

【符号の説明】

１　　２固定子誘導電動機 ２　　回転子コア ３　　回転子コア ４　　回転子軸 ５　　非磁性体コア ６　　回転子導体 ７　　回転子 ８　　短絡環 ９　　連結材 １０　　固定子巻線 １１　　固定子巻線 １２　　第１固定子 １３　　第２固定子 １４　　機枠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　同一回転軸上に空間又は非磁性体部を
   介在して軸着した第１及び第２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、前記各
   回転子コアにそれぞれ対向して周設されると共に複数相
   の固定子巻線が各固定子コアにそれぞれ巻装された第１
   固定子及び第２固定子と、前記第１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、前記第２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
   界との間の位相差を変化させる位相切換装置とを備える
   ２固定子誘導電動機において、前記位相切換装置は、前
   記第１固定子及び第２固定子の第１固定子巻線と第２固
   定子巻線の巻線すべてを直列に接続して且つ位相差　１
   ８０°となる直列デルタ結線とし、該位相差　１８０°
   のデルタ結線のデルタの各頂点に電源を供給する第１の
   開閉スイッチと、デルタ結線の同相に接続した第１固定
   子巻線と第２固定子巻線との接続各点に電源を供給する
   第２の開閉スイッチと、前記デルタ結線のデルタの各頂
   点を短絡する第３の開閉スイッチとにより構成したこと
   を特徴とする２固定子誘導電動機。