JPH0564402A - ブラシレス誘導同期電動機 - Google Patents
ブラシレス誘導同期電動機Info
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- JPH0564402A JPH0564402A JP3244632A JP24463291A JPH0564402A JP H0564402 A JPH0564402 A JP H0564402A JP 3244632 A JP3244632 A JP 3244632A JP 24463291 A JP24463291 A JP 24463291A JP H0564402 A JPH0564402 A JP H0564402A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Dc Machiner (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ブラシ等の保守部品を無くしたブラシレス同
期電動機を、起動時に十分な起動トルクが得られる誘導
機起動とし、同期運転時に十分な同期トルクが得られる
回転子の直流励磁を可能とする。 【構成】 固定子巻線２１，２２と該固定子巻線と極数
の異なる励磁巻線４１とを設けた２個の固定子と、前記
固定子巻線の極数と同数の突極を設けた同一回転軸１０
上の２個の突極形回転子コア３１，３２と、該突極形回
転子コア３１，３２に巻装した回転子巻線３３，３４の
隣り合う回転子巻線３３，３４をそれぞれ直列に接続し
てその接続端子間に並列にダイオード３５を接続し、更
に前記２個の突極形回転子の外周に連通した複数個の導
体を装着してその導体の両端部を短絡環で短絡した回転
子及び、２個の固定子の作る回転磁界の位相に同位相と
１８０°の位相差とを設ける電圧移相装置により構成し
た。
期電動機を、起動時に十分な起動トルクが得られる誘導
機起動とし、同期運転時に十分な同期トルクが得られる
回転子の直流励磁を可能とする。 【構成】 固定子巻線２１，２２と該固定子巻線と極数
の異なる励磁巻線４１とを設けた２個の固定子と、前記
固定子巻線の極数と同数の突極を設けた同一回転軸１０
上の２個の突極形回転子コア３１，３２と、該突極形回
転子コア３１，３２に巻装した回転子巻線３３，３４の
隣り合う回転子巻線３３，３４をそれぞれ直列に接続し
てその接続端子間に並列にダイオード３５を接続し、更
に前記２個の突極形回転子の外周に連通した複数個の導
体を装着してその導体の両端部を短絡環で短絡した回転
子及び、２個の固定子の作る回転磁界の位相に同位相と
１８０°の位相差とを設ける電圧移相装置により構成し
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はブラシレス構造の誘導同
期電動機に関する。
期電動機に関する。
【０００２】
【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。
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。
【０００３】この起動機を省略して同期電動機自体に起
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。
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。
【０００４】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。またランデル形やイン
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。
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。またランデル形やイン
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。
【０００５】
【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。
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
機も必要としない同期電動機の提供を技術的課題とする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明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に巻装した回転子巻線の隣り合
う回転子巻線をそれぞれ直列に接続して該回転子巻線の
接続端子間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の外周上に連通した複数個の導体
を装着して、その導体の両端部を短絡環で短絡した回転
子と、前記２個の突極形回転子コアにそれぞれ対向して
周設した２個の固定子と、前記２個の固定子のうち一方
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
じる回転磁界の位相と、他方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の位相との間
に同位相と１８０°の位相差とを生じさせる電圧移相装
置とにより構成したブラシレス誘導同期電動機であっ
て、前記２個の固定子のそれぞれに極数の異なる主巻線
と励磁巻線とを設け、前記２個の突極形回転子コアは前
記主巻線の極数と同数の突極を設けると共に、同期運転
時に前記突極形回転子コアの隣り合う突極が互いに異な
る磁極に磁化されるよう前記励磁巻線と回転子巻線とを
巻装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。
に、本発明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に巻装した回転子巻線の隣り合
う回転子巻線をそれぞれ直列に接続して該回転子巻線の
接続端子間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の外周上に連通した複数個の導体
を装着して、その導体の両端部を短絡環で短絡した回転
子と、前記２個の突極形回転子コアにそれぞれ対向して
周設した２個の固定子と、前記２個の固定子のうち一方
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
じる回転磁界の位相と、他方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の位相との間
に同位相と１８０°の位相差とを生じさせる電圧移相装
置とにより構成したブラシレス誘導同期電動機であっ
て、前記２個の固定子のそれぞれに極数の異なる主巻線
と励磁巻線とを設け、前記２個の突極形回転子コアは前
記主巻線の極数と同数の突極を設けると共に、同期運転
時に前記突極形回転子コアの隣り合う突極が互いに異な
る磁極に磁化されるよう前記励磁巻線と回転子巻線とを
巻装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。
【０００７】
【作用】複数固定子構成の誘導電動機に作用する電圧移
相装置について、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。
相装置について、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。
【０００８】本発明によると、先ず同一回転軸上に設け
た２個の突極形回転子コアに巻装した回転子巻線の隣り
合う回転子巻線をそれぞれ直列に接続して該回転子巻線
の接続端子間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の外周上に該２個の突極形回転子に
連通した複数個の導体を装着してその導体の両端部を短
絡環で短絡した回転子と、主巻線と該主巻線と極数の異
なる励磁巻線を設けた２個の固定子および電圧移相装置
とにより構成されたものにおいては、起動時には２個の
固定子巻線の作る同位相の回転磁界によって２個の回転
子コア巻線と複数個の導体とに誘起される電圧が同相に
なるように、すなわち並列に接続した回転子巻線間と複
数個の導体とのそれぞれ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、
すべり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。
た２個の突極形回転子コアに巻装した回転子巻線の隣り
合う回転子巻線をそれぞれ直列に接続して該回転子巻線
の接続端子間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の外周上に該２個の突極形回転子に
連通した複数個の導体を装着してその導体の両端部を短
絡環で短絡した回転子と、主巻線と該主巻線と極数の異
なる励磁巻線を設けた２個の固定子および電圧移相装置
とにより構成されたものにおいては、起動時には２個の
固定子巻線の作る同位相の回転磁界によって２個の回転
子コア巻線と複数個の導体とに誘起される電圧が同相に
なるように、すなわち並列に接続した回転子巻線間と複
数個の導体とのそれぞれ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、
すべり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。
【０００９】先ず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コアの周囲に生じる回転磁界の位相
と他方の固定子がこれに対峙する回転子コアの周囲に生
じる回転磁界の位相との間に１８０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
と今まで直列に接続した回転子巻線間と複数個の導体と
のそれぞれ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、また複数個の導体には電流が流れなくなる。
れに対峙する回転子コアの周囲に生じる回転磁界の位相
と他方の固定子がこれに対峙する回転子コアの周囲に生
じる回転磁界の位相との間に１８０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
と今まで直列に接続した回転子巻線間と複数個の導体と
のそれぞれ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、また複数個の導体には電流が流れなくなる。
【００１０】また、電圧移相装置と共に固定子に設けた
励磁巻線を作用させると、この励磁巻線によって静止磁
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。
励磁巻線を作用させると、この励磁巻線によって静止磁
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。
【００１１】この交流電圧の位相は２個の固定子それぞ
れに設けた励磁巻線によって生じるそれぞれの静止磁界
の磁極が電圧移相装置の位相差１８０°の時、固定子の
同位置において異なる磁極を発生するように電圧移相装
置と連動させることによって、この誘起した交流電圧は
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
るようになり、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。
れに設けた励磁巻線によって生じるそれぞれの静止磁界
の磁極が電圧移相装置の位相差１８０°の時、固定子の
同位置において異なる磁極を発生するように電圧移相装
置と連動させることによって、この誘起した交流電圧は
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
るようになり、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。
【００１２】ここで同期トルクを考察してみるに、２個
の固定子のうち一方の固定子が作る回転磁界の位相が、
他方の固定子が作る回転磁界の位相よりも１８０°移相
されるが、前記励磁巻線の静止磁界によって一方の固定
子に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と、他方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。
の固定子のうち一方の固定子が作る回転磁界の位相が、
他方の固定子が作る回転磁界の位相よりも１８０°移相
されるが、前記励磁巻線の静止磁界によって一方の固定
子に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と、他方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。
【００１３】以上のように、本発明のブラシレス誘導同
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。
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。
【００１４】なお、電圧移相装置としては本出願人が特
願昭６１−１２８３１４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、固定子巻線の接続の極性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。
願昭６１−１２８３１４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、固定子巻線の接続の極性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。
【００１５】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
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。
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
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。
【００１６】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―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。
は、商用周波数の交流電源かまたはインバ―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。
【００１７】
【実施例】本発明の詳細を以下に説明するが、本実施例
に限定されない点は、固定子巻線の結線は並列、直列、
スタ―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。
に限定されない点は、固定子巻線の結線は並列、直列、
スタ―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。
【００１８】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。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。
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。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。
【００１９】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 0°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―と、励磁巻線と、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、万一脱調した場合でも、回
転速度を検出するセンサ―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
電動機のように脱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。
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 0°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―と、励磁巻線と、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、万一脱調した場合でも、回
転速度を検出するセンサ―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
電動機のように脱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。
【００２０】本発明の実施例を図１、図２、図３により
説明する。まず図１の符号２０はブラシレス誘導同期電
動機の固定子側を示す。また符号３０は一部を省略した
回転子側を示す。
説明する。まず図１の符号２０はブラシレス誘導同期電
動機の固定子側を示す。また符号３０は一部を省略した
回転子側を示す。
【００２１】まず固定子側２０について説明する。固定
子側２０はスター結線した２つの固定子巻線２１、２２
が並列に三相交流電源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４０の直流励磁巻線４１が設けてある。ここ
で固定子巻線２１、２２と直列励磁巻線４１とは極数が
異なり、固定子巻線２１、２２を４極に、直流励磁巻線
４１を６極に構成してある。このことにより固定子巻線
２１、２２に三相交流電源を印加しても、あるいは直流
励磁巻線４１に直流を印加しても極数が異なるので互い
に干渉し合うことはなく全く無関係となる。
子側２０はスター結線した２つの固定子巻線２１、２２
が並列に三相交流電源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４０の直流励磁巻線４１が設けてある。ここ
で固定子巻線２１、２２と直列励磁巻線４１とは極数が
異なり、固定子巻線２１、２２を４極に、直流励磁巻線
４１を６極に構成してある。このことにより固定子巻線
２１、２２に三相交流電源を印加しても、あるいは直流
励磁巻線４１に直流を印加しても極数が異なるので互い
に干渉し合うことはなく全く無関係となる。
【００２２】次に回転子側３０について説明する。回転
子側３０は同一回転軸１０に回転子コア３１、３２を設
けてあり該回転子コア３１，３２は前記固定子巻線の極
数と同様にそれぞれ４極の突極形回転子コアに形成して
ある。それぞれの突極には回転子巻線３３，３４を巻装
してあり、回転子巻線３３，３４は隣り合う突極の回転
子巻線３３，３４を直列に接続してその接続端子間に並
列にダイオード３５が接続してある。更に図３により回
転子側３０の図１で省略した部分を詳説すると、図３の
回転子側３０の斜視図に示すように、突極形回転子コア
３１，３２の外周上に回転子コア３１，３２に連通する
複数個の回転子導体３６，３７を設けてあり、該回転子
導体の両端に短絡環３８，３９を設けて連結してかご形
導体を形成している。
子側３０は同一回転軸１０に回転子コア３１、３２を設
けてあり該回転子コア３１，３２は前記固定子巻線の極
数と同様にそれぞれ４極の突極形回転子コアに形成して
ある。それぞれの突極には回転子巻線３３，３４を巻装
してあり、回転子巻線３３，３４は隣り合う突極の回転
子巻線３３，３４を直列に接続してその接続端子間に並
列にダイオード３５が接続してある。更に図３により回
転子側３０の図１で省略した部分を詳説すると、図３の
回転子側３０の斜視図に示すように、突極形回転子コア
３１，３２の外周上に回転子コア３１，３２に連通する
複数個の回転子導体３６，３７を設けてあり、該回転子
導体の両端に短絡環３８，３９を設けて連結してかご形
導体を形成している。
【００２３】以上のように固定子巻線２１，２２と回転
子巻線３３，３４及び回転子導体３６，３７を設けると
き、固定子巻線２１に対峙する回転子巻線３３に誘起す
る電圧をＥ１とし同じく回転子導体３６に誘起する電圧
をＥ２とする。また固定子巻線２２に対峙する回転子巻
線３４に誘起する電圧をＥ１εｊθとし同じく回転子導
体３７に誘起する電圧をＥ２εｊθとする。ここでθは
電圧の位相差角である。
子巻線３３，３４及び回転子導体３６，３７を設けると
き、固定子巻線２１に対峙する回転子巻線３３に誘起す
る電圧をＥ１とし同じく回転子導体３６に誘起する電圧
をＥ２とする。また固定子巻線２２に対峙する回転子巻
線３４に誘起する電圧をＥ１εｊθとし同じく回転子導
体３７に誘起する電圧をＥ２εｊθとする。ここでθは
電圧の位相差角である。
【００２４】ここで本発明に使用する電圧移相装置の一
例について図２により説明する。本実施例の場合固定子
巻線２２に電圧移相装置を設けたものとして説明する
が、固定子巻線２１でも可能である。ここに示す電圧移
相装置２５はスイッチ２６により巻線の極性を切り換え
ることにより位相差を設けるようにしたものであり電気
的な電圧移相装置である。つまり、三相４極にした固定
子巻線２２の両端に切換スイッチ２６を設け、電源Ｒ，
Ｓ，Ｔとスター結線の中性点の両方にそれぞれの巻線の
端子が切換え可能となっている。したがって図２中にお
いて切換スイッチ２６のＢ側に切り換えて、固定子巻線
２１が回転子の周囲に生じる回転磁界の位相と、固定子
巻線２２が回転子の周囲に生じる回転磁界の位相が位相
差角１８０°を生じるようになる。
例について図２により説明する。本実施例の場合固定子
巻線２２に電圧移相装置を設けたものとして説明する
が、固定子巻線２１でも可能である。ここに示す電圧移
相装置２５はスイッチ２６により巻線の極性を切り換え
ることにより位相差を設けるようにしたものであり電気
的な電圧移相装置である。つまり、三相４極にした固定
子巻線２２の両端に切換スイッチ２６を設け、電源Ｒ，
Ｓ，Ｔとスター結線の中性点の両方にそれぞれの巻線の
端子が切換え可能となっている。したがって図２中にお
いて切換スイッチ２６のＢ側に切り換えて、固定子巻線
２１が回転子の周囲に生じる回転磁界の位相と、固定子
巻線２２が回転子の周囲に生じる回転磁界の位相が位相
差角１８０°を生じるようになる。
【００２５】以上の構成による作用を説明する。まず起
動時には、かご形導体とした回転子導体３６，３７と回
転子巻線３３，３４との位相差角θがθ＝０°になるよ
うに、電圧移相装置２５のスイッチ２６をＡ側にして電
源を投入し起動する。このようにすると固定子巻線２
１，２２に三相電源Ｒ，Ｓ，Ｔから三相電源が流れてそ
れぞれ同相の回転磁界を生じ、回転子導体３６，３７と
回転子巻線３３，３４に電圧が誘起される。この場合の
誘起電圧の位相差角θがθ＝０°であるから、回転子導
体３６，３７には両端の短絡環３８，３９を通じて電流
が還流するようになり、また回転子巻線３３，３４には
回転子巻線３３から回転子巻線３４へ還流するように流
れる。従って回転子巻線３３，３４の端子間に接続され
たダイオード３５には電流は流れない。
動時には、かご形導体とした回転子導体３６，３７と回
転子巻線３３，３４との位相差角θがθ＝０°になるよ
うに、電圧移相装置２５のスイッチ２６をＡ側にして電
源を投入し起動する。このようにすると固定子巻線２
１，２２に三相電源Ｒ，Ｓ，Ｔから三相電源が流れてそ
れぞれ同相の回転磁界を生じ、回転子導体３６，３７と
回転子巻線３３，３４に電圧が誘起される。この場合の
誘起電圧の位相差角θがθ＝０°であるから、回転子導
体３６，３７には両端の短絡環３８，３９を通じて電流
が還流するようになり、また回転子巻線３３，３４には
回転子巻線３３から回転子巻線３４へ還流するように流
れる。従って回転子巻線３３，３４の端子間に接続され
たダイオード３５には電流は流れない。
【００２６】このときの起動トルクはカゴ形導体となっ
た回転子導体３６，３７の誘導電動機としてのトルク特
性と、回転子巻線３３，３４の誘導電動機としてのトル
ク特性の合成の起動トルクとなる。この起動トルクは図
４に示すような従来の誘導電動機と同じトルク特性で起
動することになり、特別の別個の起動機を必要としな
い。
た回転子導体３６，３７の誘導電動機としてのトルク特
性と、回転子巻線３３，３４の誘導電動機としてのトル
ク特性の合成の起動トルクとなる。この起動トルクは図
４に示すような従来の誘導電動機と同じトルク特性で起
動することになり、特別の別個の起動機を必要としな
い。
【００２７】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べりＳが小さくなるので回転子導体
３６，３７の誘起電圧Ｅ２と回転子巻線３３，３４の誘
起電圧Ｅ１は小さくなる。
期速度に近づくとすべりＳが小さくなるので回転子導体
３６，３７の誘起電圧Ｅ２と回転子巻線３３，３４の誘
起電圧Ｅ１は小さくなる。
【００２８】ここまでは誘導電動機としての動作である
が、すべりＳがＳ＝ 0.05 に近づいた時に同期運転に引
入れる。まず電圧移相装置２５のスイッチ２６をＢ側に
切り換え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
うにすると回転子導体３６，３７および回転子巻線３
３，３４の誘起電圧の位相差角θがθ＝１８０°とな
る。
が、すべりＳがＳ＝ 0.05 に近づいた時に同期運転に引
入れる。まず電圧移相装置２５のスイッチ２６をＢ側に
切り換え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
うにすると回転子導体３６，３７および回転子巻線３
３，３４の誘起電圧の位相差角θがθ＝１８０°とな
る。
【００２９】そうすると回転子導体３６，３７の回転磁
界による誘起電圧の総和Ｅは Ｅ＝Ｅ２＋Ｅ２εｊ１８０°＝Ｅ２−Ｅ２＝０ となって回転子導体３６，３７には電流が流れなくな
る。
界による誘起電圧の総和Ｅは Ｅ＝Ｅ２＋Ｅ２εｊ１８０°＝Ｅ２−Ｅ２＝０ となって回転子導体３６，３７には電流が流れなくな
る。
【００３０】また同様に今まで回転子巻線３３から回転
子巻線３４へ環流していた電流も流れなくなる。ところ
が、位相差角θがθ＝１８０°の回転磁界による各回転
子巻線３３，３４の誘起電圧はＥ１，−Ｅ１となってい
るので、これによる回転子巻線３３，３４を流れる電流
は回転子巻線の端子間に並列に接続したダイオ―ド３５
を通じて流れるようになり、よって整流された電流が回
転子巻線３３，３４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。
子巻線３４へ環流していた電流も流れなくなる。ところ
が、位相差角θがθ＝１８０°の回転磁界による各回転
子巻線３３，３４の誘起電圧はＥ１，−Ｅ１となってい
るので、これによる回転子巻線３３，３４を流れる電流
は回転子巻線の端子間に並列に接続したダイオ―ド３５
を通じて流れるようになり、よって整流された電流が回
転子巻線３３，３４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。
【００３１】ここで固定子に設けた直流励磁回路４０を
作用させる。すなわちこの直流励磁巻線４１によって静
止磁界を作ると回転子導体３６，３７と回転子巻線３
３，３４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てあるので、カゴ形回転子導体３
６，３７と回転子巻線３３，３４に誘起する前記静止磁
界による交流電圧の位相差角θはθ＝１８０°となり、
従って回転子導体にはＥ＝Ｅ２−Ｅ２＝０で電流は流れ
ず、回転子巻線３３，３４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―ド
３５を通じて整流された電流が流れ、突極形回転子コア
３１，３２は磁極を形成し、固定子巻線２１，２２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。
作用させる。すなわちこの直流励磁巻線４１によって静
止磁界を作ると回転子導体３６，３７と回転子巻線３
３，３４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てあるので、カゴ形回転子導体３
６，３７と回転子巻線３３，３４に誘起する前記静止磁
界による交流電圧の位相差角θはθ＝１８０°となり、
従って回転子導体にはＥ＝Ｅ２−Ｅ２＝０で電流は流れ
ず、回転子巻線３３，３４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―ド
３５を通じて整流された電流が流れ、突極形回転子コア
３１，３２は磁極を形成し、固定子巻線２１，２２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。
【００３２】この時の同期トルクは図４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３４に誘
起する交流電圧の位相も回転子巻線３３のそれに対して
１８０°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３
５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、本発明のブラシレス誘導同期電動機は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。
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３４に誘
起する交流電圧の位相も回転子巻線３３のそれに対して
１８０°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３
５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、本発明のブラシレス誘導同期電動機は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。
【００３３】以上のように、本発明のブラシレス誘導同
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。
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。
【００３４】また同期速度においては、回転子巻線が励
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。
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。
【００３５】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、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方
法を記載したが、一方の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機械的に位相差角θをθ＝０
°からθ＝１８０°に切換えることも可能である。
位相差を設ける電圧移相装置として、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方
法を記載したが、一方の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機械的に位相差角θをθ＝０
°からθ＝１８０°に切換えることも可能である。
【００３６】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―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。
いる方法を記載したが、インバ―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。
【００３７】
【発明の効果】以上の構成から本発明のブラシレス誘導
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。このブラシレス誘導同期電動機は、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も起動と同期運転
が可能となる。
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。このブラシレス誘導同期電動機は、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も起動と同期運転
が可能となる。
【００３８】ところで、本発明のブラシレス誘導同期電
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て運転することが可能であ
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。
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て運転することが可能であ
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。
【００３９】以上のようにブラシがなく複雑な構成を必
要としないから保守点検も容易であり、起動トルクが大
きく同期トルクも大きい同期電動機の提供が可能となっ
た。
要としないから保守点検も容易であり、起動トルクが大
きく同期トルクも大きい同期電動機の提供が可能となっ
た。
【図１】図１は回転子の一部を省略した本発明のブラシ
レス誘導同期電動機の結線図。
レス誘導同期電動機の結線図。
【図２】図２は本発明に係る電圧移相装置を示す。
【図３】図３は本発明のブラシレス誘導同期電動機の回
転子側の斜視図。
転子側の斜視図。
【図４】図４は本発明のブラシレス誘導同期電動機のト
ルク特性の一例を示す図。
ルク特性の一例を示す図。
１０ 回転軸 ２０ 固定子側 ２１ 固定子巻線 ２２ 固定子巻線 ２５ 電圧移相装置 ２６ スイッチ ３０ 回転子側 ３１ 突極側回転子コア ３２ 突極側回転子コア ３３ 回転子巻線 ３４ 回転子巻線 ３５ ダイオード ３６ 回転子導体 ３７ 回転子導体 ３８ 短絡環 ３９ 短絡環 ４０ 直流励磁回路 ４１ 直流励磁巻線
Claims (3)
- 【請求項１】 同一回転子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に巻装した回転子巻線の隣
り合う回転子巻線をそれぞれ直列に接続して接続端子間
に並列にダイオードを接続し、更に前記２個の突極形回
転子コアの外周上に連通した複数個の導体を装着したそ
の導体の両端部を短絡環で短絡した回転子と、前記２個
の突極形回転子コアにそれぞれ対向して周設した２個の
固定子と、前記２個の固定子のうち一方の固定子がこれ
に対峙する突極形回転子コアの周囲に生じる回転磁界の
位相と他方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の位相との間に同位相と１８０
°の位相差とを生じさせる電圧移相装置とにより構成し
たブラシレス誘導電動機であって、前記２個の固定子の
それぞれに極数の異なる主巻線と励磁巻線とを設け、前
記２個の突極形回転子コアは前記主巻線の極数と同数の
突極を設けると共に、同期運転時に前記２個の突極形回
転子コアの隣り合う突極が互いに異なる磁極に磁化され
るよう前記励磁巻線と回転子巻線とを巻装したことを特
徴とするブラシレス誘導同期電動機。 - 【請求項２】 前記請求項１記載のブラシレス誘導同期
電動機であって、前記電圧移相装置は固定子位置を機械
的に回動させて回転磁界の位相を同位相と１８０°の位
相差とに設定可能にしたことを特徴とするブラシレス誘
導同期電動機。 - 【請求項３】 前記請求項１記載のブラシレス誘導同期
電動機であって、前記電圧移相装置は一方の固定子巻線
の極性をスイッチによって切換えて回転磁界の位相を同
位相と１８０°の位相差とに設定可能にしたことを特徴
とするブラシレス誘導同期電動機。
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244632A JP3033621B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | ブラシレス誘導同期電動機 |
| US07/928,057 US5285124A (en) | 1991-08-28 | 1992-08-11 | Brushless induction synchronous motor with two stators |
| AU20935/92A AU658791B2 (en) | 1991-08-28 | 1992-08-11 | Brushless induction synchronous motor with two stators |
| CA002075791A CA2075791C (en) | 1991-08-28 | 1992-08-11 | Brushless induction synchronous motor with two stators |
| EP92307362A EP0529873B1 (en) | 1991-08-28 | 1992-08-12 | Brushless induction synchronous motor with two stators |
| DE69215294T DE69215294T2 (de) | 1991-08-28 | 1992-08-12 | Bürstenloses Induktions-Synchronmotor mit zwei Ständern |
| DK92307362.1T DK0529873T3 (da) | 1991-08-28 | 1992-08-12 | Børsteløs induktionsynkronmotor med to statorer |
| TW081106399A TW208096B (ja) | 1991-08-28 | 1992-08-13 | |
| MYPI92001450A MY108313A (en) | 1991-08-28 | 1992-08-13 | Brushless induction synchronous motor with two stators. |
| FI923826A FI923826A (fi) | 1991-08-28 | 1992-08-26 | Borstloes synkronmotor med tvao statorer |
| NO923353A NO305189B1 (no) | 1991-08-28 | 1992-08-27 | B°rstefri induksjons-synkronmotor med to statorer |
| KR1019920015603A KR0167573B1 (ko) | 1991-08-28 | 1992-08-28 | 브러시리스 유도 동기 전동기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3244632A JP3033621B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | ブラシレス誘導同期電動機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0564402A true JPH0564402A (ja) | 1993-03-12 |
| JP3033621B2 JP3033621B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=17121644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3244632A Expired - Fee Related JP3033621B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | ブラシレス誘導同期電動機 |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5285124A (ja) |
| EP (1) | EP0529873B1 (ja) |
| JP (1) | JP3033621B2 (ja) |
| KR (1) | KR0167573B1 (ja) |
| AU (1) | AU658791B2 (ja) |
| CA (1) | CA2075791C (ja) |
| DE (1) | DE69215294T2 (ja) |
| DK (1) | DK0529873T3 (ja) |
| FI (1) | FI923826A (ja) |
| MY (1) | MY108313A (ja) |
| NO (1) | NO305189B1 (ja) |
| TW (1) | TW208096B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6894412B2 (en) | 2002-10-26 | 2005-05-17 | Lg Electronics Inc. | Electric motor |
| JP2013110801A (ja) * | 2011-11-18 | 2013-06-06 | Hitachi Ltd | 回転電機システムまたは風力発電システム。 |
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| AU2440795A (en) * | 1994-05-13 | 1996-01-04 | Global Future Energy Pty Ltd | Modular electric machines |
| US20040041480A1 (en) * | 1997-02-07 | 2004-03-04 | Nickoladze Leo G. | Method and apparatus for compensating a line synchronous generator |
| US20020180296A1 (en) * | 1998-02-27 | 2002-12-05 | Foundation Gni, Ltd. | Variable speed constant frequency motor |
| US6310417B1 (en) * | 1999-12-30 | 2001-10-30 | Lockheed Martin Energy Research Corporation | Hybrid-secondary uncluttered induction machine |
| US6639866B2 (en) * | 2000-11-03 | 2003-10-28 | Broadcom Corporation | Very small swing high performance asynchronous CMOS static memory (multi-port register file) with power reducing column multiplexing scheme |
| US6628101B2 (en) | 2001-04-20 | 2003-09-30 | General Electric Company | Electronic shorting of wound rotor windings |
| TWI296875B (en) * | 2002-04-25 | 2008-05-11 | Step motor with multiple stators | |
| JP5256801B2 (ja) * | 2007-07-05 | 2013-08-07 | パナソニック株式会社 | 電動機 |
| US10476363B2 (en) | 2014-01-09 | 2019-11-12 | Louis J. Finkle | Hybrid electric motor with self aligning permanent magnet and squirrel cage dual rotors magnetically coupled with permeant magnets and bars at synchronous speed |
| US10998802B2 (en) | 2017-02-21 | 2021-05-04 | Louis J. Finkle | Hybrid induction motor with self aligning hybrid induction/permanent magnet rotor |
| US9923440B2 (en) * | 2014-01-09 | 2018-03-20 | Motor Generator Technology, Inc. | Hybrid electric motor with self aligning permanent magnet and squirrel cage rotors |
| US11108292B2 (en) * | 2018-10-31 | 2021-08-31 | Hamilton Sundstrand Corporation | Inverter driven motor winding life extension |
| WO2022263871A1 (en) * | 2021-06-18 | 2022-12-22 | Krizancic Stjepan | Induction resonant synchronous electric motor |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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