JPH0613250A - 電動変圧機 - Google Patents
電動変圧機Info
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- JPH0613250A JPH0613250A JP5044623A JP4462393A JPH0613250A JP H0613250 A JPH0613250 A JP H0613250A JP 5044623 A JP5044623 A JP 5044623A JP 4462393 A JP4462393 A JP 4462393A JP H0613250 A JPH0613250 A JP H0613250A
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- motor
- winding
- primary winding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電動機機能と変圧器機能を共有し、照明用
電源。電気ドリル用電源。測定器用電源等に単相電
源の供給も可能な電動変圧機の提供。 【構成】 交流電動機の固定子鉄心の内周と外周に各々
スロットを設け、内周スロット内に電動機固定子巻線を
施し、外周スロット内に変圧器の１次巻線と２次巻線を
施し、且つ、交流電動機固定子１次巻線と変圧器１次巻
線は交流電動機固定子３相１次巻線が形成する環状磁束
と変圧器３相１次巻線が形成する環状磁束の近接側の磁
束の方向が同方向となるように施し、前記固定子鉄心の
外周に外部鉄心を嵌装した事を特徴とする電動変圧機。
電源。電気ドリル用電源。測定器用電源等に単相電
源の供給も可能な電動変圧機の提供。 【構成】 交流電動機の固定子鉄心の内周と外周に各々
スロットを設け、内周スロット内に電動機固定子巻線を
施し、外周スロット内に変圧器の１次巻線と２次巻線を
施し、且つ、交流電動機固定子１次巻線と変圧器１次巻
線は交流電動機固定子３相１次巻線が形成する環状磁束
と変圧器３相１次巻線が形成する環状磁束の近接側の磁
束の方向が同方向となるように施し、前記固定子鉄心の
外周に外部鉄心を嵌装した事を特徴とする電動変圧機。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電動機機能と変圧器機能
を共有する電動変圧機に関するものである。
を共有する電動変圧機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、交流誘導電動機、交流同期電動機
等の交流電動機（以下交流電動機と称す）は動力発生を
目的としており、変圧器は電圧変成を目的としているた
め、両者を同時に必要とする場合は、当然の事ながら交
流電動機と変圧器をそれぞれ準備する必要が生じ、設置
場所とそれに関する費用と労力を要した。又、３相電源
のみしか存在しない場所では、照明用電源。電気ド
リル用電源。測定器用電源等に単相電源の準備が必要
で、多大の時間と労力と費用を要した。
等の交流電動機（以下交流電動機と称す）は動力発生を
目的としており、変圧器は電圧変成を目的としているた
め、両者を同時に必要とする場合は、当然の事ながら交
流電動機と変圧器をそれぞれ準備する必要が生じ、設置
場所とそれに関する費用と労力を要した。又、３相電源
のみしか存在しない場所では、照明用電源。電気ド
リル用電源。測定器用電源等に単相電源の準備が必要
で、多大の時間と労力と費用を要した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は上記の問題
点を解消するため、図１に示す如く、交流電動機の固定
子鉄心１の内側部にスロット２を設け、該スロット２内
に交流電動機固定子３相１次巻線３を巻き、これを変圧
器の１次巻線に兼用し、同スロット２内に電気的に絶縁
された別個の巻線４を巻いてこれを変圧器２次巻線とし
て試用した。
点を解消するため、図１に示す如く、交流電動機の固定
子鉄心１の内側部にスロット２を設け、該スロット２内
に交流電動機固定子３相１次巻線３を巻き、これを変圧
器の１次巻線に兼用し、同スロット２内に電気的に絶縁
された別個の巻線４を巻いてこれを変圧器２次巻線とし
て試用した。
【０００４】ところが、同一スロット内に交流電動機の
１次巻線３と共に変圧器２次巻線４を巻くと、固定子鉄
心内周部の磁束密度が大きくなって相互リアクタンス
（電磁結合係数）が大きくなり、変圧器２次巻線４に負
荷電流が流れると、この電流により図２に示すように交
流電動機軸に負のトクル６が発生する事が判明した。
１次巻線３と共に変圧器２次巻線４を巻くと、固定子鉄
心内周部の磁束密度が大きくなって相互リアクタンス
（電磁結合係数）が大きくなり、変圧器２次巻線４に負
荷電流が流れると、この電流により図２に示すように交
流電動機軸に負のトクル６が発生する事が判明した。
【０００５】この負のトルク６の発生により、交流電動
機軸の実トルクは、発生トルク５から該負のトルク６を
差し引いたトルク７に減少し、その結果、交流電動機が
一定負荷で駆動中に変圧器２次電力（出力）が増加する
と、交流電動機の軸トルクが不足して回転数は図３に示
す曲線８ａの様に低下し、交流電動機が所要の回転数で
駆動を継続するには変圧器の負荷制限が必要となる事が
判明した。
機軸の実トルクは、発生トルク５から該負のトルク６を
差し引いたトルク７に減少し、その結果、交流電動機が
一定負荷で駆動中に変圧器２次電力（出力）が増加する
と、交流電動機の軸トルクが不足して回転数は図３に示
す曲線８ａの様に低下し、交流電動機が所要の回転数で
駆動を継続するには変圧器の負荷制限が必要となる事が
判明した。
【０００６】そこで交流電動機容量に比べ、変圧器２次
電力を比較的小さな値にすると、交流電動機の回転数の
変動は実質的に無視できる程小さくなり、実用上は支障
がなくなる事が判明したが、変圧器負荷を電動機負荷に
比べて小さくし、交流電動機固定子３相１次巻線３を変
圧器１次巻線に兼用して省資源を図ることは、この省資
源を達成するために行う変圧器２次電流の制限、つまり
負荷又は容量の制限は電動変圧機の変圧器機能の低下を
意味し、電動変圧機の実用上の致命的な欠陥となる事が
判明した。
電力を比較的小さな値にすると、交流電動機の回転数の
変動は実質的に無視できる程小さくなり、実用上は支障
がなくなる事が判明したが、変圧器負荷を電動機負荷に
比べて小さくし、交流電動機固定子３相１次巻線３を変
圧器１次巻線に兼用して省資源を図ることは、この省資
源を達成するために行う変圧器２次電流の制限、つまり
負荷又は容量の制限は電動変圧機の変圧器機能の低下を
意味し、電動変圧機の実用上の致命的な欠陥となる事が
判明した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した従来
技術及び省資源型電動変圧機の有する課題を解決するた
め、交流電動機の固定子鉄心の内周と外周に各々スロッ
トを設け、内周スロット内に電動機固定子巻線を施し、
外周スロット内に変圧器の１次巻線と２次巻線を施し、
且つ、交流電動機固定子１次巻線と変圧器１次巻線は交
流電動機固定子３相１次巻線が形成する環状磁束と変圧
器３相１次巻線が形成する環状磁束の近接側の磁束が通
過する方向が同じ方向となるように施し、前記固定子鉄
心の外周に外部鉄心を嵌装した事を特徴とする電動変圧
機を手段とする。
技術及び省資源型電動変圧機の有する課題を解決するた
め、交流電動機の固定子鉄心の内周と外周に各々スロッ
トを設け、内周スロット内に電動機固定子巻線を施し、
外周スロット内に変圧器の１次巻線と２次巻線を施し、
且つ、交流電動機固定子１次巻線と変圧器１次巻線は交
流電動機固定子３相１次巻線が形成する環状磁束と変圧
器３相１次巻線が形成する環状磁束の近接側の磁束が通
過する方向が同じ方向となるように施し、前記固定子鉄
心の外周に外部鉄心を嵌装した事を特徴とする電動変圧
機を手段とする。
【０００８】
【作用】以下、上記課題を解決するため、本発明者が行
った各種実験検討から得た作用に関する知見を図４
（イ）（ロ）を基に説明する。本発明者の各種実験検討
において実用性に優れた機能を示した電動変圧機は、図
４（イ）（ロ）に示す如く、交流電動機の固定子鉄心１
の内周にスロット２を設け、該スロット２内に変圧器１
次巻線を兼用しない交流電動機固定子３相１次巻線３を
施し、外周にスロット１０を設け、該スロット１０内に
変圧器１次巻線１１及び変圧器２次巻線１２を施し、更
に交流電動機固定子鉄心１の外周に変圧器用外部鉄心９
を嵌装した電動変圧機である。この時、交流電動機固定
子３相１次巻線３を施す内周スロット２と、変圧器１次
巻線１１及び変圧器２次巻線１２を施す外周スロット１
０は、図４（イ）に示す如く交互にずれた位置に設けて
も、また図４（ロ）に示す如く互いに同じ位置に設けて
も実質的には変わらなかった。
った各種実験検討から得た作用に関する知見を図４
（イ）（ロ）を基に説明する。本発明者の各種実験検討
において実用性に優れた機能を示した電動変圧機は、図
４（イ）（ロ）に示す如く、交流電動機の固定子鉄心１
の内周にスロット２を設け、該スロット２内に変圧器１
次巻線を兼用しない交流電動機固定子３相１次巻線３を
施し、外周にスロット１０を設け、該スロット１０内に
変圧器１次巻線１１及び変圧器２次巻線１２を施し、更
に交流電動機固定子鉄心１の外周に変圧器用外部鉄心９
を嵌装した電動変圧機である。この時、交流電動機固定
子３相１次巻線３を施す内周スロット２と、変圧器１次
巻線１１及び変圧器２次巻線１２を施す外周スロット１
０は、図４（イ）に示す如く交互にずれた位置に設けて
も、また図４（ロ）に示す如く互いに同じ位置に設けて
も実質的には変わらなかった。
【０００９】図４（イ）（ロ）に示す電動変圧機が実用
性に優れた機能を示し得た一つの要因は、交流電動機固
定子３相１次巻線３により交流電動機の固定子鉄心１に
形成される環状磁束密度は磁気抵抗の小さい内周部が増
加し、外周部では磁気抵抗が大きいので、磁束密度は内
周部に比べ２／３程度に減少して鉄損が減少し、負荷の
増大が可能となる事による事が判明した。
性に優れた機能を示し得た一つの要因は、交流電動機固
定子３相１次巻線３により交流電動機の固定子鉄心１に
形成される環状磁束密度は磁気抵抗の小さい内周部が増
加し、外周部では磁気抵抗が大きいので、磁束密度は内
周部に比べ２／３程度に減少して鉄損が減少し、負荷の
増大が可能となる事による事が判明した。
【００１０】他の一つの要因は、図４（ロ）に代表的に
示すように、交流電動機固定子３相１次巻線３による環
状磁束と、変圧器３相１次巻線１１による環状磁束の近
接側の磁束Φ１と磁束Φ２の通過方向が同じ方向になる
ように、各相の交流電動機固定子３相１次巻線３と変圧
器１次巻線１１を施すと、交流電動機と変圧器の間の磁
気結合が分離され、前記交流電動機固定子３相１次巻線
３及び前記変圧器２次巻線１２の相互リアクタンスの値
が、比較例として前記した交流電動機固定子３相１次巻
線３を変圧器１次巻線に兼用した図１例の１／１０以下
と小さくなり、交流電動機の回転数は変圧器２次電流の
影響を実質的に受けなくなって安定し、このため変圧器
２次電流が交流電動機の回転数に及ぼす影響は実質的に
問題がなくなり、変圧器の２次電流、つまり負荷又は容
量の制限が不要となった事による事が判明した。
示すように、交流電動機固定子３相１次巻線３による環
状磁束と、変圧器３相１次巻線１１による環状磁束の近
接側の磁束Φ１と磁束Φ２の通過方向が同じ方向になる
ように、各相の交流電動機固定子３相１次巻線３と変圧
器１次巻線１１を施すと、交流電動機と変圧器の間の磁
気結合が分離され、前記交流電動機固定子３相１次巻線
３及び前記変圧器２次巻線１２の相互リアクタンスの値
が、比較例として前記した交流電動機固定子３相１次巻
線３を変圧器１次巻線に兼用した図１例の１／１０以下
と小さくなり、交流電動機の回転数は変圧器２次電流の
影響を実質的に受けなくなって安定し、このため変圧器
２次電流が交流電動機の回転数に及ぼす影響は実質的に
問題がなくなり、変圧器の２次電流、つまり負荷又は容
量の制限が不要となった事による事が判明した。
【００１１】更に他の一つの要因は、交流電動機固定子
３相１次巻線３と、変圧器１次巻線１１及び変圧器２次
巻線１２がそれぞれ独立した電流回路と磁気回路を構成
するため、交流電動機の単独特性及び変圧器の単独特性
が向上し、併せて交流電動機固定子３相１次巻線３と、
変圧器１次巻線１１及び変圧器２次巻線１２がそれぞれ
独立した電流回路を構成するため、電気的絶縁構造が簡
単となり、巻線作業の作業性は向上し、生産性は高くな
る事による事が判明した。これ等上記した本発明の手段
がもたらす作用により、前記課題が経済的且つ合理的に
効率良く解決出来たのである。
３相１次巻線３と、変圧器１次巻線１１及び変圧器２次
巻線１２がそれぞれ独立した電流回路と磁気回路を構成
するため、交流電動機の単独特性及び変圧器の単独特性
が向上し、併せて交流電動機固定子３相１次巻線３と、
変圧器１次巻線１１及び変圧器２次巻線１２がそれぞれ
独立した電流回路を構成するため、電気的絶縁構造が簡
単となり、巻線作業の作業性は向上し、生産性は高くな
る事による事が判明した。これ等上記した本発明の手段
がもたらす作用により、前記課題が経済的且つ合理的に
効率良く解決出来たのである。
【００１２】
【実施例】（１）供試電動変圧機 図４（イ）（ロ）及び図８に示す交流誘導電動変圧機 （２）供試電動変圧機の仕様 容量 ａ．電動機容量 ：２１０Ｗ ｂ．変圧器容量 ：１５０ＶＡ 相数 ａ．電動機相数 ：３相 ｂ．変圧器１次相数 ：３相 ｃ．変圧器２次相数 ：３相・単相 電動機極数 ：４Ｐ 周波数 ：６０Ｈｚ 電圧 ａ．電動機固定子巻線 ：２００Ｖ ｂ．変圧器１次巻線 ：２００Ｖ ｃ．変圧器２次巻線 ：９７Ｖ〜１３５Ｖ 負荷電流 ａ．電動機負荷電流 ：０．４Ａｍｐ〜１．６５
Ａｍｐ ｂ．変圧器２次電流 ：０．６Ａｍｐ〜３．２Ａ
ｍｐ 電動機回転数 ：１５２０ｒｐｍ〜１
６９０ｒｐｍ 結線 ａ．電動機結線 ：△ ｂ．変圧器１次結線 ：△ ｃ．変圧器２次結線 ：△・Ｙ コイル ａ．電動機固定子巻線 ０．４０ｍｍφ×２３５回×
（４×３）コイル ｂ．変圧器１次巻線 ０．４０ｍｍφ×２３５回×
（４×３）コイル ｃ．変圧器２次巻線 ０．５５ｍｍφ×２３５回×
（４×３）コイル
Ａｍｐ ｂ．変圧器２次電流 ：０．６Ａｍｐ〜３．２Ａ
ｍｐ 電動機回転数 ：１５２０ｒｐｍ〜１
６９０ｒｐｍ 結線 ａ．電動機結線 ：△ ｂ．変圧器１次結線 ：△ ｃ．変圧器２次結線 ：△・Ｙ コイル ａ．電動機固定子巻線 ０．４０ｍｍφ×２３５回×
（４×３）コイル ｂ．変圧器１次巻線 ０．４０ｍｍφ×２３５回×
（４×３）コイル ｃ．変圧器２次巻線 ０．５５ｍｍφ×２３５回×
（４×３）コイル
【００１３】（３）供試電動変圧機の特性とその特長 交流電動機の回転数は図５に示す如く変圧器の２次出
力と関係なく安定し、電動機の単独特性は図６に示す
通り実用性を備えた特性を安定して示し、変圧器の単
独特性も図７に示す通り実用特性を備えた特性を安定し
て示した。
力と関係なく安定し、電動機の単独特性は図６に示す
通り実用性を備えた特性を安定して示し、変圧器の単
独特性も図７に示す通り実用特性を備えた特性を安定し
て示した。
【００１４】又、本例における外部鉄心の嵌装は、図８
に示す通り固定子鉄心１の外周に、１／１００ｍｍのテ
ーパーαを設け、該外周に外周スロット１０（図示せ
ず）を設け、該外周スロット１０内に変圧器１次巻線１
１及び変圧器２次巻線１２を所要の結線方法で施した
後、逆の１／１００ｍｍのテーパーαを設けた外周鉄心
９を図の左から右へ圧入して１／１０００ｍｍ以下に嵌
合して形成した。
に示す通り固定子鉄心１の外周に、１／１００ｍｍのテ
ーパーαを設け、該外周に外周スロット１０（図示せ
ず）を設け、該外周スロット１０内に変圧器１次巻線１
１及び変圧器２次巻線１２を所要の結線方法で施した
後、逆の１／１００ｍｍのテーパーαを設けた外周鉄心
９を図の左から右へ圧入して１／１０００ｍｍ以下に嵌
合して形成した。
【００１５】
【発明の効果】本発明の電動変圧機は、上記した如く交
流電動機又は変圧器として単独使用が可能なばかりでな
く、交流電動機として利用しつつ、同時に負荷制限或い
は容量制限を行うことなく変圧器としても利用が可能な
ので、電動機機能と変圧器機能を同時に必要とする分野
の設備費を低減し、併せて機器設置所用面積を縮小し、
その上変圧器２次巻線から分岐した端子の選択により、
３相電源から単相電源、又は電圧の異なる３相又は単相
電源を容易に得ることが可能となる等、この種分野にも
たらす効果は大きい。
流電動機又は変圧器として単独使用が可能なばかりでな
く、交流電動機として利用しつつ、同時に負荷制限或い
は容量制限を行うことなく変圧器としても利用が可能な
ので、電動機機能と変圧器機能を同時に必要とする分野
の設備費を低減し、併せて機器設置所用面積を縮小し、
その上変圧器２次巻線から分岐した端子の選択により、
３相電源から単相電源、又は電圧の異なる３相又は単相
電源を容易に得ることが可能となる等、この種分野にも
たらす効果は大きい。
【図１】比較例の巻線の配置を示す１部断面図。
【図２】図１例の交流電動機のトルク特性図。
【図３】図１例の変圧器２次電流と交流電動機の回転数
との関係特性図。
との関係特性図。
【図４】（イ）（ロ）は本発明の実施例における巻線の
配置状況を示す上半部断面図。（ロ）は更に交流電動機
の固定子巻線による環状磁力線と変圧器の１次巻線によ
る環状磁力線の近接側磁力線の磁束の相対方向の必須条
件を代表的に示す。
配置状況を示す上半部断面図。（ロ）は更に交流電動機
の固定子巻線による環状磁力線と変圧器の１次巻線によ
る環状磁力線の近接側磁力線の磁束の相対方向の必須条
件を代表的に示す。
【図５】図４例の変圧器２次電流と交流電動機の回転数
との関係特性図。
との関係特性図。
【図６】図４例の交流電動機の単独特性図。
【図７】図４例の変圧器の単独特性図。
【図８】図４例の電動機固定子鉄心と外部鉄心の嵌装状
態を示す断面図。
態を示す断面図。
Claims (1)
- 【請求項１】 交流電動機の固定子鉄心の内周と外周に
各々スロットを設け、内周スロット内に電動機固定子巻
線を施し、外周スロット内に変圧器の１次巻線と２次巻
線を施し、且つ、交流電動機固定子１次巻線と変圧器１
次巻線は交流電動機固定子３相１次巻線が形成する環状
磁束と変圧器３相１次巻線が形成する環状磁束の近接側
の磁束の方向が同方向となるように施し、前記固定子鉄
心の外周に外部鉄心を嵌装した事を特徴とする電動変圧
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5044623A JPH0613250A (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 電動変圧機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5044623A JPH0613250A (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 電動変圧機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0613250A true JPH0613250A (ja) | 1994-01-21 |
Family
ID=12696561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5044623A Pending JPH0613250A (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 電動変圧機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0613250A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998040957A1 (en) * | 1997-03-11 | 1998-09-17 | Insight-M Limited | Electric machine |
| JP2010538472A (ja) * | 2007-08-29 | 2010-12-09 | シーメンス エナジー アンド オートメーション インコーポレイテッド | 三相多巻線装置 |
| WO2012053304A1 (ja) * | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 日産自動車株式会社 | 回転電機及び車載回転電機システム |
| WO2019134375A1 (zh) * | 2018-01-03 | 2019-07-11 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 压缩机和制冷设备 |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP5044623A patent/JPH0613250A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998040957A1 (en) * | 1997-03-11 | 1998-09-17 | Insight-M Limited | Electric machine |
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| WO2012053304A1 (ja) * | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 日産自動車株式会社 | 回転電機及び車載回転電機システム |
| CN103201930A (zh) * | 2010-10-19 | 2013-07-10 | 日产自动车株式会社 | 旋转电机和车载旋转电机系统 |
| JP5742850B2 (ja) * | 2010-10-19 | 2015-07-01 | 日産自動車株式会社 | 回転電機システム |
| US9227518B2 (en) | 2010-10-19 | 2016-01-05 | Nissan Motor Co., Ltd. | Rotary electric machine and in-vehicle rotary electric machine system |
| WO2019134375A1 (zh) * | 2018-01-03 | 2019-07-11 | 广东美芝制冷设备有限公司 | 压缩机和制冷设备 |
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