JPH06121500A - 電動機 - Google Patents

電動機

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JPH06121500A
JPH06121500A JP4268671A JP26867192A JPH06121500A JP H06121500 A JPH06121500 A JP H06121500A JP 4268671 A JP4268671 A JP 4268671A JP 26867192 A JP26867192 A JP 26867192A JP H06121500 A JPH06121500 A JP H06121500A
Authority
JP
Japan
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stators
output
stator
poles
power
Prior art date
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Pending
Application number
JP4268671A
Other languages
English (en)
Inventor
Motoyuki Hayashida
素行 林田
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ROOTASU RES KK
Original Assignee
ROOTASU RES KK
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Publication date
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Publication of JPH06121500A publication Critical patent/JPH06121500A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】電動機の節電化、小型化を図る。 【構成】誘導電動機1に高出力用固定子3、低出力用固
定子4を備え、夫々の固定子に対向するように高出力用
回転子2、低出力回転子3を1つの出力軸4に固定し、
運転条件に合わせて誘導電動機1の固定子8、9への通
電を切り換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電動機に関し、特に、例
えば電気自動車に搭載する誘導電動機のように、節電化
すると共に強力な出力性能も備える技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、燃料消費節約と燃焼排気による大
気汚染、騒音問題を改善する上から、例えば誘導電動機
を原動機とする方式の電気自動車、又は内燃機関と前記
誘導電動機を複合した原動機とする方式の電気自動車が
開発されている。また一般に自動車の走行に必要な動力
は速度と速度に応じた走行抵抗との関係式で表される。
即ち、走行抵抗Fは、 F=AV2 +BV+C (但し、A:受風断面積、V:走行速度、B、C:定
数)で表され、出力Pは次式によって表される。
【0003】 P=kFV =aV3 +bV2 +cV+d (但し、k、a、b、c、d:定数)したがって自動車
の必要出力は、概略自動車の走行速度の三乗に比例する
ことになる。
【0004】この関係から、例えば市街地を中・低速で
走行をした時、走行抵抗が小さくなり必要な出力は非常
に小さくなるので、電気自動車に装備する誘導電動機に
は、できるかぎり電力を節約して走行出来ることが要求
されるが、加速力や高速性能を考慮すると強力な出力性
能も必要となってくる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電動機では、節電化することと強力な出力性能を備える
こととは両立しえない。即ち、供給電圧 200Vで夫々7.
5 kW、37kWの定格出力の誘導電動機を比較した場合、定
常走行条件でカバー出来る速度は、7.5 kW、37kWのもの
で夫々80km/HR 、140km/HRであり、無負荷〜全負荷にお
ける負荷電流は、7.5 kW、37kWのもので夫々14〜31A、
50〜 138Aである。また60km/HR で走行した時に5kWの
出力を必要として、その時の消費電流は、夫々7.5 kW、
37kWのもので25A、61Aとなる。
【0006】したがって節電化する為には定格出力の小
さい誘導電動機を選択すべきであるが、強力な加速力や
高速性能を備えるようにするのであれば定格出力の大き
い誘導電動機でなければならない。かかる問題点を解決
する手段として、小さな誘導電動機と大きな誘導電動機
とを複合・連結して搭載するという方法が考えられる。
しかし、2つの誘導電動機を自動車に搭載した場合、直
列に連結したのでは動力部が長くなり過ぎるし、並列に
配設したのでは例えば蓄電池等の搭載スペースが無くな
ってしまい、さらに動力トランスファーなどが必要とな
るため重量・コスト等の面で実用的でない。
【0007】本発明ではこのような従来の課題に鑑みて
なされたもので、低負荷領域では節電特性が良好であっ
て高負荷領域では要求される電力の供給が可能である小
型化された電動機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、回転
力を伝達する出力軸に軸方向に並べて固定された複数の
回転子と、各回転子の外周側に対向して夫々固定され、
夫々個別に通電可能な巻線が出力に応じて捲回され、極
数が同一である複数の固定子と、該複数の固定子への通
電の切り換え制御を行う制御回路と、を備えるようにし
た。
【0009】または 回転力を伝達する出力軸に軸方向
に並べて固定された複数の回転子と、各回転子の外周側
に対向して夫々固定され、夫々個別に通電可能な巻線が
出力に応じて捲回され、一方が極数可変に構成された複
数の固定子と、該一方の固定子の巻線と電源の間に介装
され、該巻線の結線を切り換える切り換え回路と、前記
複数の固定子への通電の切り換え制御を行うと共に、一
方の固定子の巻線に通電する時は、該固定子の極数を増
やすように、また各固定子を複数同時に通電する時は、
前記一方の固定子の極数を他方の固定子の極数に揃える
ように前記切り換え回路を制御する制御回路と、を備え
るようにしてもよい。
【0010】また前記複数の固定子を、該固定子の極性
が同じ位相になるような位置に固定してもよい。また前
記複数の回転子の間に動力断接手段を備えるようにして
もよい。
【0011】
【作用】上記の構成によれば、極数が同一の複数の固定
子と複数の回転子を切り換え制御するように構成したも
のでは、出力に応じた単独又は複数の固定子の巻線に通
電すれば、所望の出力が得られ、出力効率が良くなり節
電化することが可能となる。また1つの電動機内に複数
の固定子、回転子が収まっているので小型化される。
【0012】一方が極数可変に構成した複数の固定子と
切り換え回路を備えたものでは、一方の固定子に通電す
る時は、一方の固定子の極数が増えるように、切り換え
回路で巻線の結線が切り換えられる。これにより出力軸
の回転速度は滑らかになり、且つ静粛な回転となる。ま
た各固定子を複数同時に通電する時は、一方の固定子の
極数を他方の固定子の極数に揃えるように、切り換え回
路で巻線の結線が切り換えられる。これにより出力軸は
高出力回転となる。
【0013】複数の固定子の極性が同じ位相にするよう
に固定子を固定したものでは、供給する交流電力の位相
が同じとなるので、複数の固定子毎に交流電源を設ける
必要がなく、共通に使用できるため電源装置が簡略化さ
れる。前記複数の回転子の間に動力断接手段を備えたも
のでは、巻線に通電していない回転子を動力断続手段で
断とすれば、負荷が軽減され、より節電化される。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1及び2に基づい
て説明する。第1の発明の実施例を示す図1において、
三相交流誘導電動機1は例えば誘導電動機を原動機とす
る方式の電気自動車、又は内燃機関と前記誘導電動機を
原動機とする方式の電気自動車に搭載するものである。
【0015】高出力用回転子2、低出力用回転子3は、
夫々回転力を伝達する出力軸4に、軸方向に並べて固定
され、出力軸4は、夫々軸受け7a、7bを介して、固
定子枠5の側面に取り付けられたブラケット6a、6b
に担持されている。高出力固定子8、低出力用固定子9
は、夫々この高出力用回転子2、低出力用回転子3の外
周側に対向するようにして固定子枠5の内周側に固定さ
れている。また前記両固定子8、低出力用固定子9には
夫々U、V、W相の巻線10、11が捲回されている。巻線
10、11の径は誘導電動機1の出力によって決定される。
即ち、巻線10には大きな電流を通電する為に太い銅線が
使用され、巻線11には細い銅線が使用される。両固定子
8、9の極数は、両固定子8、9が同じ速度の回転磁界
を生成するように同一となっており、さらに両固定子
8、9は、極数の位相が同一になるような位置で固定さ
れている。
【0016】前記巻線10、11は固定子枠5の外側まで配
線され、夫々スイッチ12、13を介して三相のU、V、W
相毎に結線され、交流電源14に接続し、制御回路15は、
スイッチ12、13をオン・オフ制御する。次に動作を説明
する。例えば電気自動車で通常走行をする時のように誘
導電動機1を低出力領域で使用する場合、制御回路15で
スイッチ12を開き、スイッチ13を閉じる。これにより低
出力用固定子9の巻線11に通電され、低出力用回転子3
が回転駆動し、高出力用回転子2は、低出力用回転子3
の回転によってはずみ車のように回転する。このように
通常走行時には誘導電動機1は小型電動機として動作
し、少ない消費電流で動作するので節電化される。
【0017】例えば加速や高速走行をする時のように誘
導電動機1を中〜高出力領域で使用する場合、制御回路
15でスイッチ13を開き、スイッチ12を閉じる。これによ
り高出力用固定子8の巻線10に通電され、高出力用回転
子2が回転駆動し、低出力用回転子3は高出力用回転子
2の回転によってはずみ車のように回転している。さら
に急加速、高速走行をする時のように誘導電動機1を最
大出力領域で使用する場合、制御回路15でスイッチ12、
13を共に閉じる。これにより高出力用固定子8の巻線1
0、低出力用固定子9の巻線11の両方に通電され、両回
転子2、3が回転駆動し、誘導電動機1は最大出力とな
って大きな電動機として強力に作動する。また両固定子
8、9の位相が同一であるので、1つの交流電源14から
通電される。
【0018】かかる構成によれば、運転条件に応じて誘
導電動機1が高出力、低出力用に切り換えられるので、
低出力領域では節電効果が大きく、電気自動車の蓄電池
に蓄えられた有限の電力が有効に使用される一方、高出
力領域では強力な加速及び高速性能を有し、力強さを発
揮して走行することが出来る。また誘導電動機1も高出
力用、低出力用の誘導電動機1を2個備えるよりも小型
化、省スペース化されるので、電気自動車には最適なも
のとなる。
【0019】さらに両回転子2、3が回転した時、両固
定子8、9の位相が同一となるので、単一の交流電源14
で両固定子8、9、及び回転子2、3を運転することが
出来、電源装置が簡略化され、誘導電動機1を一体の電
動機として使用することが出来る。尚、実施例では、固
定子、回転子を夫々2つずつ配設したが、これに限らず
固定子、回転子を夫々3つ以上配設してもよい。固定
子、回転子を夫々3つ以上配設すれば、広範囲の負荷に
対して綿密な制御を行うことが出来、有利である。
【0020】また回転子2、3の間に動力断接手段であ
る電磁クラッチ等を備えるようにしてもよい。このよう
にすれば駆動中の回転子2、3にかかる負荷が軽減さ
れ、さらに節電化することが出来る。また電動機は誘導
電動機に限られず、同期電動機、直流電動機であっても
よい。同期電動機には、回転子に永久磁石を使用したも
のと、電磁石を使用したものとがあり、前者の場合、強
力な永久磁石を使用することが好ましいが、たとえ回転
子が空転した時であっても固定子側に渦電流を発生し、
鉄損分の損失は免れない。また後者の場合、空転時には
電磁石への通電を断てばよいので鉄損損失はないが、ス
リップリング等を使用する必要がある為、電気自動車等
に用いる場合には耐久性に難点があり、誘導電動機の方
が有利である。しかし定常状態で使用される一般産業機
器用としては同期電動機も誘導電動機と同等に適用され
る。
【0021】次に第2の発明の実施例について説明す
る。尚、第1実施例と同一要素のものについては同一符
号を付して説明を簡略化する。このものは、一方が極数
可変に構成された複数の固定子を備え、巻線の結線を変
更して滑らかな回転特性が得るように構成したものであ
る。第2の発明の実施例を示す図2において、低出力用
固定子9の巻線11は極数可変に構成され、切り換え回路
16を介してスイッチ13に接続している。切り換え回路16
は巻線11の結線を変更する回路であり、制御回路15′に
よって切り換え制御される。
【0022】次に動作を説明する。例えば電気自動車に
搭載される誘導電動機では、通常、供給する電力の周波
数が適正に調節されて出力速度が調節される。電気自動
車が低速・低負荷運転される場合、制御回路15′で切り
換え回路16を制御して低出力用固定子9の極数が増える
ように巻線11の結線を変更し、スイッチ12、13を夫々開
・閉して交流電源14から低出力用固定子9に電力を供給
する。これにより出力軸4の回転、及び電気自動車の走
行が特別滑らかになり、且つ運転音が静粛になる。
【0023】高出力運転を行う場合には、低出力用固定
子9の極数を、高出力用固定子8の極数に揃えるように
制御し、スイッチ12、13を共に閉じて両固定子8、9に
電力を供給するようにする。これにより誘導電動機1に
極数が異なる低出力用固定子9が含まれていても、両回
転子2、3に同一速度の回転磁界が作用して、エネルギ
ー損失がなく滑らかに回転し、出力軸4は高出力回転と
なる。
【0024】かかる構成によれば、低速・低負荷時に低
出力用固定子9の極数が増えるように巻線11の結線を変
更するので、低速・低負荷の走行を特別滑らかに、且つ
静粛にすることが出来る。また両固定子8、9の極数を
揃えることにより、高出力運転をすることが出来る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、極
数が同一の複数の固定子と複数の回転子とを備えたもの
では、低出力領域では節電効果が大きく、高出力領域で
は強力な出力性能を有することが出来る。一方が極数可
変に構成した複数の固定子と切り換え回路を備えたもの
では、一方の固定子の極数を増やして、該固定子の巻線
に通電することにより、滑らかで且つ静粛な回転を得る
ことが出来、一方の固定子の極数を、各固定子の極数に
揃えて複数の固定子の巻線に同時に通電することによ
り、高出力回転にすることが出来る。
【0026】複数の固定子の位相が同一になるように固
定子を固定したものでは、単一電源で複数の固定子に通
電することが出来、電源装置を簡略化することが出来
る。複数の回転子の間に動力断接手段を設けたもので
は、負荷が軽減され、より節電化することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本第1発明の実施例の誘導電動機の断面図。
【図2】本第2発明の実施例の誘導電動機の断面図。
【符号の説明】
1 誘導電動機 2 高出力用回転子 3 低出力用回転子 8 高出力用固定子 9 低出力用固定子 10、11 巻線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回転力を伝達する出力軸に軸方向に並べて
    固定された複数の回転子と、 各回転子の外周側に対向して夫々固定され、夫々個別に
    通電可能な巻線が出力に応じて捲回され、極数が同一で
    ある複数の固定子と、 該複数の固定子の巻線への通電の切り換え制御を行う制
    御回路と、 を備えたことを特徴とする電動機。
  2. 【請求項2】回転力を伝達する出力軸に軸方向に並べて
    固定された複数の回転子と、 各回転子の外周側に対向して夫々固定され、夫々個別に
    通電可能な巻線が出力に応じて捲回され、一方が極数可
    変に構成された複数の固定子と、 該一方の固定子の巻線と電源の間に介装され、該巻線の
    結線を切り換える切り換え回路と、 前記複数の固定子への通電の切り換え制御を行うと共
    に、一方の固定子の巻線に通電する時は、該固定子の極
    数を増やすように、また各固定子を複数同時に通電する
    時は、前記一方の固定子の極数を他方の固定子の極数に
    揃えるように前記切り換え回路を制御する制御回路と、 を備えたことを特徴とする電動機。
  3. 【請求項3】前記複数の固定子を、該固定子の極性が同
    じ位相になるような位置で固定したことを特徴とする請
    求項1又は2に記載の電動機。
  4. 【請求項4】前記複数の回転子の間に動力断接手段を備
    えたことを特徴とする請求項1〜3の少なくとも1つに
    記載の電動機。
JP4268671A 1992-10-07 1992-10-07 電動機 Pending JPH06121500A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4268671A JPH06121500A (ja) 1992-10-07 1992-10-07 電動機

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JP4268671A JPH06121500A (ja) 1992-10-07 1992-10-07 電動機

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JP4268671A Pending JPH06121500A (ja) 1992-10-07 1992-10-07 電動機

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JP (1) JPH06121500A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008029182A (ja) * 2006-07-18 2008-02-07 Takatsugu Fukuda 無燃料発電装置
JP2008285973A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Honda Motor Co Ltd 自走式除雪機
WO2012039339A1 (ja) * 2010-09-20 2012-03-29 株式会社栗田工業 回転システム
JP2012125126A (ja) * 2010-11-18 2012-06-28 Tetsuo Goto モータ装置
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WO2022003708A1 (en) * 2020-06-29 2022-01-06 Tvs Motor Company Limited An electric machine unit

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