JPH0919116A - 誘導電動機による駆動装置及びその始動運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導電動機の始動特性と運転特性とを改善し
て、誘導電動機の用途の拡大と使用効率の向上及び省電
力化を計る。 【構成】 同一回転軸２に２個の回転子コア３，４をそ
れぞれ導体をかご形に形成して軸着した２個の回転子９
と、該２個の回転子９それぞれに対峙して固定子巻線１
２，１３を巻装した２個の固定子１４，１５と、一方の
固定子巻線１２と他方の固定子巻線１３の両方あるいは
一方に順次切り換えて給電する切換装置２０とから誘導
電動機による駆動装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２個の固定子と２個の
回転子とから構成する誘導電動機、または同一の負荷を
駆動する２台の誘導電動機による駆動装置とその始動運
転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、負荷を駆動する誘導電動機の
簡便な始動方法は、直入れ始動とスタ−デルタ始動があ
る。この直入れ始動は、トルクが十分に発揮できる反
面、大容量電動機では始動時に大電流が流れ、このため
電気設備費は多大なものであった。また、スタ−デルタ
始動器によると、始動時の電流は低く抑えられるものの
それに伴い始動トルクも低減して始動トルクが低下した
分、大型の誘導電動機を採用することになり電動機の高
騰を招いていた。ここで、一般的なスタ−デルタ始動器
を使用した場合のトルク・電流・入力特性を図９，図１
０，図１１に示す。

【０００３】これまでに誘導電動機の始動方法として、
特開昭５１−１０４５１３号公報あるいは特開昭５２−
５４１１２号公報等があり、スタ−あるいはデルタに固
定子巻線を切り換えて行う多くの始動方法は公知であ
る。これらは、固定子巻線を複数の回路（巻線）で構成
して、始動時にはこれら巻線をそれぞれスタ−あるいは
デルタに切換えながら始動電流を抑制しようとするもの
であった。

【０００４】以上のものは、始動電流が抑制できる反
面、スタ−デルタ始動であることには違いなく、始動電
流を抑制すると始動時のトルクの低下は避けられない。
このためスタ−デルタ始動としたものは二乗低減負荷の
ような、スタ−デルタ始動のスタ−接続における起動ト
ルクよりも小さな負荷だけの対応となり、誘導電動機で
ありながら用途が限定され汎用の誘導電動機とはなり得
ないものである。更に、これらの始動方法による誘導電
動機では、始動トルクよりも大きい連続運転可能な中間
トルク特性を有していない。

【０００５】また直入れによる慣性の大きい負荷の始動
後は、始動時のような大きなトルクは不要で１／２トル
ク程度での運転が可能であれば省電力運転につながる
が、これまでの誘導電動機での直入れ始動では中間トル
クの設定はなく、ここでスタ−デルタ始動を逆に使用し
たとしてもスタ−接続でのトルクでは定格トルク以下で
この接続での運転は不可能である。

【０００６】ところで、単一の固定子コアに単独の固定
子巻線を複数個設け、そのうち一つの固定子巻線だけに
給電すると、起磁力波形が悪くなる原因となり、トルク
特性が乱れ起動不可能になったり、運転効率が低下する
などの欠点が目立ち実用に耐えないものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】直入れ始動を行う誘導
電動機は、極めて小さな負荷かあるいは慣性力の大きい
負荷に使用されることが多く、誘導電動機の始動トルク
を重視した使用方法である。しかし、このような慣性の
大きい負荷が大きなトルクを必要とするのは定格回転数
に至るまでで、いったん定格回転数に達すると慣性負荷
が大型だけに簡単に回転が変動することもなく、始動後
は小さなトルクで十分である。しかし、小さなトルクで
十分であるにもかかわらず誘導電動機が直入れ始動であ
るために始動後も出力を低下させることができず無駄な
電力を消費しているのが現実である。従って、始動時に
は始動電流を抑え大きなトルクを発生することができ
て、定格運転時には省電力運転が可能な誘導電動機によ
る駆動装置とその始動運転方法の開発が望まれている。
このためコンドルファ始動や、最近ではインバ−タ始動
もあるが、いずれにしても装置が大変高価である。

【０００８】また、誘導電動機は非常用発電設備の負荷
として使用されることが多い。つまり非常用消火設備用
ポンプ等の駆動用電動機として使用されている。この非
常用発電の自家発電設備を構成する原動機とこの原動機
によって駆動する発電機とは、その原動機の大きさと発
電機容量とを、この発電設備の負荷となる電動機の起動
から定格運転に至る始動期間における、電動機定格に対
する負荷電流変化率及び入力変化率によって計算される
係数で選定されている。したがって、始動期間における
起動電流を小さくすることは勿論のこと、始動期間内に
おけるスタ−デルタ切換による切換時の負荷電流や入力
の変化率を小さくすることが検討されてきた。これらの
値を小さくすることは必要とする発電機や原動機の容量
を小さくすることになり設備費を低減させることができ
るからである。

【０００９】また緊急時に作動する消化設備等のポンプ
はできるだけ定格運転までの立ち上がりを短くしたいも
のである。このため前記の負荷電流変化率や入力変化率
を気にかけながらも、できるだけ起動トルクを大きくし
て起動時間を短くした電動機の開発が望まれ、しかも構
造が簡単な誘導電動機による駆動装置の開発が望まれて
いる。この結果、クロ−ズドスタ−デルタ始動、リアク
トル始動、コンドルファ始動及び特殊コンドルファ始動
などによって実現されているがいずれも大変高価な装置
を必要としている。

【００１０】誘導電動機をコンプレッサ−等の運転・停
止あるいは高負荷・低負荷を頻繁に繰り返すものに使用
した場合、誘導電動機は停止と再起動を頻繁に繰り返す
ことになり、再起動時の始動電流によって温度上昇が激
しくこのような使用ができないものである。大型のもの
はこの起動時の始動電流を低く抑えるためにスタ−デル
タ始動を行っているが、スタ−始動では起動トルクが低
く再起動できないことが多く、１ランク上の誘導電動機
を設置している。また、コンプレッサ−の駆動には常時
電動機を回転させておくアンロ−ド型があり、不要なエ
ア−を適宜排気しているものがあるが、電動機を常時回
転させるためランニングコストは大きい。

【００１１】以上のことから、慣性の大きな負荷のため
に無駄な電力を消費したりあるいは汎用の電動機であり
ながら特別に始動時の電流を抑えることを目的とした始
動装置を設けたために特殊用途での電動機になっていた
のがこれまでの誘導電動機であった。したがって、汎用
の誘導電動機のように別の高価な始動装置を必要とせ
ず、大きな慣性負荷用の電動機としても、自家発電設備
用の負荷としても、また起動・停止を繰り返したり負荷
時と非負荷時とで使い分けるコンプレッサ−の電動機と
しても、誘導電動機としての能力を十分発揮させなが
ら、どのような用途にも電動機として効率良く使用する
ことができるようにした安価な誘導電動機による駆動装
置の提供を技術的課題とする。

【００１２】単一の回転子と固定子からなる、定格トル
クよりも起動トルクが小さい特性の通常の汎用誘導電動
機の出力選定は、定格トルクが基準ではなく、負荷トル
クに対する誘導電動機の起動トルクとなり、特にスタ−
デルタ始動にした場合、どうしても起動トルクが小さく
なることから電動機出力をランクアップした出力機種を
選定することになり、これは起動時が高負荷のものは顕
著である。したがって汎用の誘導電動機でも無駄な出力
アップした誘導電動機の選定を行うことなく多様な負荷
に対応できる誘導電動機による駆動装置の構成とその始
動運転方法の提供を技術的課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によると、同一回
転軸に軸着した２個のかご形回転子と、該２個の回転子
それぞれに対峙して固定子巻線を巻装した２個の固定子
と、一方の固定子巻線と他方の固定子巻線の両方あるい
はどちらかに順次切り換えて給電する切換装置とから誘
導電動機による駆動装置を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。

【００１４】別の手段として、同一の負荷を駆動するよ
う接続した２台の誘導電動機と、一方の誘導電動機の固
定子巻線と他方の誘導電動機の固定子巻線との両方、あ
るいはどちらかに順次切り換えて給電する切換装置とか
ら誘導電動機による駆動装置を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。

【００１５】また、前記切換装置は、両方の固定子巻線
を電源に対してスタ−結線とデルタ結線とにそれぞれ切
換可能した。

【００１６】前記切換装置は、第１に２個の固定子巻線
それぞれをデルタ結線にして給電し定格回転数に至った
後、一方の固定子巻線をスタ−あるいはデルタ結線にし
てその固定子巻線のみに給電する始動運転方法とするこ
と、あるいは、第１に２個の固定子巻線それぞれをスタ
−結線にして給電し、第２にいずれか一方の固定子巻線
をデルタ結線にして、第３に２個の固定子巻線をそれぞ
れデルタ結線にして給電する始動運転方法とすることに
より、例えば慣性の大きい負荷や、結線切換時の電流・
入力変動を小さくしたい時への対応が安価に可能とな
る。

【００１７】更に、切換装置は、２個の固定子巻線それ
ぞれをデルタ結線にして、２個の固定子巻線の両方と一
方とに給電を切換可能にする始動運転方法で、運転・停
止を繰り返す負荷や、高負荷と低負荷とに変化する負荷
への対応が可能となる。

【００１８】

【作用】まず、本発明は同一回転軸に軸着した２個のか
ご形回転子と、該２個の回転子それぞれに対峙して固定
子巻線を巻装した２個の固定子と、一方の固定子巻線と
他方の固定子巻線の両方あるいはどちらかに順次切り換
えて給電する切換装置とから誘導電動機による駆動装置
を構成したので、これまでの汎用誘導電動機としても使
用可能であると共に、直入れ始動後省電力運転にした
り、スタ−デルタ始動も可能である。それだけでなく、
固定子と回転子とをそれぞれ２組設けてあり、どちらか
一方の組だけに給電すれば中間トルクでの運転が連続的
に可能である。このことはこれまでの誘導電動機では簡
単に実現できないものであった。

【００１９】また、同一の負荷を駆動するよう接続した
２台の誘導電動機と、一方の誘導電動機の固定子巻線と
他方の誘導電動機の固定子巻線との両方、あるいはどち
らかに順次切り換えて給電する切換装置とから誘導電動
機による駆動装置を構成したので、汎用誘導電動機をそ
のまま利用できるだけでなく、一方の誘導電動機での直
入れ起動が可能で、２台の合計出力と同等の誘導電動機
をスタ−デルタ起動した場合の起動トルクよりも、この
１台の直入れ出力の方が大きい起動トルクとなり、この
場合の起動電流も２台の誘導電動機を合計した定格電流
を超えることはない。

【００２０】切換装置は、両方の固定子巻線を電源に対
してスタ−結線とデルタ結線とにそれぞれ切換可能にし
てあり、これであらゆる負荷トルクに対応できる誘導電
動機による駆動装置となっている。しかもこの切換装置
はこれまでの容量の１／２程度の簡単な開閉器で構成で
き、この開閉器の個数も僅か２個から５個であり定格も
半分の容量でよく、安価に実現できるものである。この
他、切換装置の切換制御には回転数、時限、負荷トルク
等の値により順次切り換えることは従来からの公知技術
で実現できる。

【００２１】また切換装置によって、第１に２個の固定
子巻線を並列デルタ結線にして両方の固定子巻線に給電
し定格回転数に至った後、一方の固定子巻線をスタ−あ
るいはデルタ結線にして一方の固定子のみに給電する始
動運転方法のものは、慣性力の大きい負荷の始動と運転
に適している。慣性力の大きい負荷であるプレス、破砕
機などは始動には大きなトルクを必要とするが、いった
ん定格回転数に至ると大きなトルクは不要となる。従っ
てこの定格回転数以後、本発明の誘導電動機は切換装置
による切換で一方の固定子巻線をデルタ結線にして一方
のみ給電する連続運転に切り換えると、通常の電流から
半分以下に大きく下回る省電力運転が可能となる。つま
り電流もトルクも１／２となる。しかし並列スタ−結線
時のトルクより大きい起動トルクを有している。また、
減速器を使用した破砕機の始動には、始動時が比較的低
トルクであることから、一方の固定子巻線をデルタ結線
して一方のみ給電して始動することが可能であり、比較
的負荷の大きい運転時には両方の固定子巻線を並列デル
タ結線して給電することにより大きなトルクを引き出す
ことができる。

【００２２】さらに切換装置によって、第１に２個の固
定子巻線を並列スタ−結線にして両方の固定子巻線に給
電し、第２にいずれか一方の固定子巻線をデルタ結線に
して一方の固定子巻線のみに給電し、第３に２個の固定
子巻線を並列デルタ結線にして両方の固定子巻線に給電
する始動運転方法のものはポンプあるいはファンの運転
に最適である。

【００２３】これらの負荷は二乗低減負荷であり始動は
緩やかな負荷の増加を見ながら定格運転に至るほど負荷
が大きくなる。従来よりこれらの始動にはスタ−結線か
らデルタ結線への切換えで行われてきた。本発明も同様
の切換パタ−ンとなるが、固定子と回転子とを２組設け
て構成したので、これまでの単体の誘導電動機のスタ−
デルタ切換と異なり、２組の固定子・回転子が単独に有
効に作用してこの始動期間の始動トルクの比率は１／
３，１／２，１と変化しソフトスタ−トが実現でき、負
荷電流や入力の変化率等を少なくして始動特性を大きく
向上させることができた。

【００２４】次に切り換え装置によって、第１に２個の
固定子巻線を並列スタ−結線にして２個の固定子巻線に
給電し、第２にいずれか一方の固定子巻線をデルタ結線
にして、第３に２個の固定子巻線を並列デルタ結線にす
る始動運転方法のものは、自家用発電設備の負荷となる
防災用ポンプあるいは防災用ファンなどの二乗低減負荷
の駆動に最適である。

【００２５】つまり、並列スタ−結線で起動すると並列
デルタ時のトルクに比較して電流・トルク共に比率１／
３である。並列スタ−結線で運転し負荷トルクとの交点
において、一方の固定子巻線をデルタ結線にして、デル
タ結線とスタ−結線との並列に切り換える。この時の切
換は単独のデルタ結線の電流が並列デルタ結線の１／２
で、単独のスタ−結線が並列デルタ結線の１／６である
から、電流は比率１／３から比率４／６に変化すること
になる。さらに、並列のスタ−デルタ結線で運転し負荷
トルクとの交点において次の並列デルタ結線に切り換え
る。この時の電流は比率４／６から比率１に変化する。

【００２６】最初の切換時での電流変化は１／３から４
／６への変化であり、これは従来のスタ−デルタ切換始
動の１／３から１への大きな変化とは比較できない程小
さいものである。つぎの切換時での電流変化は４／６か
ら１であるが、この時すでに定格回転数に近くでの切換
となるため負荷電流もきわめて小さな値となっており、
ここでの４／６から１への変化が及ぼす影響は従来と比
較してきわめて小さいものとなっている。同様に入力の
変化も従来のスタ−デルタ切換に比較してきわめて小さ
いものとなっている。これらのことは前述したように、
２個の固定子・回転子で誘導電動機を構成していること
から、それぞれの組の電動機が有効に作用して一体とな
ったトルクを出しているからである。しかもそれぞれを
同じ容量の電動機で構成すればそれぞれのトルクは従来
の１／２であり、組み込むべき電気回路の容量もそれに
比例して安価となり、性能価格両面に亘って多大な効果
を有するものである。

【００２７】また切換装置によって２個の固定子巻線そ
れぞれをデルタ結線にして、２個の固定子巻線の両方と
一方とに給電を切換可能にした始動運転方法のものは、
負荷が高低を繰り返すコンプレッサ−に最適である。コ
ンプレッサ−は運転・停止を繰り返すか、連続運転で高
負荷・低負荷を繰り返すものである。

【００２８】小型のものはあまり問題とならないが、大
型のコンプレッサ−になると、運転・停止を繰り返し、
スタ−デルタ始動では始動トルクが足りず電動機が大型
になり、直入れ始動だけでは繰り返しに耐えられない。
従って、大トルク（２個の固定子巻線）とその半分（一
方の固定子巻線）のトルク特性を持つ誘導電動機で、起
動の瞬間だけ大トルクで始動して、直ちに半分のトルク
特性に切り換えることにより、大量の始動電流を速やか
に半分程度まで減少させることができるので、従来の直
入れだけのものより電動機の温度上昇は少なくなってい
る。

【００２９】次に連続運転で高負荷・低負荷を繰り返す
ものは、従来の電動機では高負荷の時も低負荷の時も同
じトルクで運転しているため低負荷にも関わらず消費電
力が大きい。これを従来のものは、スタ−デルタ始動を
用いて低負荷時にスタ−接続して運転するものもある
が、スタ−デルタの切換は、スタ−時とデルタ時とのト
ルク差が大きく、また一旦電源から固定子巻線がすべて
切り離されるため接点の磨耗などメンテナンスが心配さ
れていた。従って、大トルクとその半分のトルク特性を
持つ誘導電動機で、高負荷時には大トルク（２個の固定
子巻線に給電）にして運転して、低負荷時には半分（一
方の固定子巻線に給電）のトルクで運転することによ
り、低負荷時には少ない消費電力で運転でき、しかも大
トルクと半分のトルクとの切換は、電源から一方の固定
子巻線が切り離されることがなく、しかも切り離される
他方の固定子に流れる電流も大トルク時のほぼ半分であ
ることから、接点の磨耗等のメンテナンスにおいても信
頼性を向上させることができた。

【００３０】

【実施例】本発明による好適な第１の実施例を図１によ
り説明する。まず、本発明による誘導電動機の構成を説
明すると、符号１で示す誘導電動機は、回転軸２に任意
の間隔をおいて２個の回転子コア３，４が軸着してあ
り、各回転子コア３，４には回転子導体５，６が設けて
あり、これら回転子導体５，６は回転子コア３，４それ
ぞれの両側において短絡環７，８で短絡されかご形に形
成されており、２個の回転子を有する一体的回転子９が
構成されている。また、前記回転子コア３，４のそれぞ
れに対峙して任意の間隔を設けて周設した固定子コア１
０，１１とそれぞれに巻装された固定子巻線１２，１３
とから固定子１４，１５が構成されている。

【００３１】前記固定子１４，１５を内設した機枠１６
の両側には、玉軸受け１７が嵌合された軸受け盤１９と
玉軸受け１８が嵌合された軸受け盤２０とが嵌装されて
おり、前記玉軸受け１７，１８によって前記回転子９の
軸２は軸支されて前記固定子１４，１５と同心的に回転
自在となっている。また、固定子巻線１２，１３は切換
装置２５に接続されて誘導電動機による駆動装置として
いる。本発明では、コンパクトに実現するために、一つ
の機枠に２個の回転子と２個の固定子を併設しており、
設置現場でもこれまでの誘導電動機と同じ要領で設置が
可能である。

【００３２】更に、本発明による好適な第２の実施例を
図２により説明する。図２に示すものは、汎用誘導電動
機を２個使用して負荷を駆動するように構成した誘導電
動機による駆動装置であって、図２の（Ａ）は、誘導電
動機２３，２４を負荷２２の両側からカップリング２７
を介して接続した構成を示してあり、誘導電動機２３，
２４は切換装置２５を介して電源２６と電気的に接続し
てある。

【００３３】また図２の（Ｂ）は、誘導電動機２３がカ
ップリング２７を介して負荷２２を駆動するようにして
あり、誘導電動機２４はプ−リ２８及びベルト２９を介
して負荷２２を駆動するようにしてある。ここで誘導電
動機２３，２４と電源２６との接続は前述（Ａ）のとお
りである。

【００３４】更に図２の（Ｃ）では誘導電動機２３と誘
導電動機２４ともにプ−リ２８とベルト２９とによって
負荷２２を駆動するように接続してある。ここでの誘導
電動機２３，２４と電源２６との接続も前述（Ａ）のと
おりである。

【００３５】この場合は、負荷に必要な容量の半分の容
量の汎用誘導電動機を２台準備すれば良く、誘導電動機
の価格も、半分の容量の誘導電動機２台の合計価格が、
必要な容量の誘導電動機価格を超えることはない。

【００３６】次に誘導電動機１と一体的に構成されてい
る切換装置２５について図３により説明する。またこの
切換装置２５の切換制御については、誘導電動機に接続
する負荷によって、回転数、負荷電流、温度、時限等の
いずれかあるいは複数を検出し、その値によって切り換
えるよう制御することも有効な手段となる。また切換装
置には単純なシ−ケンスを組み込んで単に時限あるいは
回転数等によって切り換えるようにすれば、これまでの
誘導電動機と全く同じ取扱いができる。また、切換装置
２５と他の制御盤（図示せず。）とを接続して制御盤に
よって誘導電動機を制御することも可能である。

【００３７】ここでは、切換装置２５における固定子巻
線１２，１３と開閉装置Ｓとの接続図を図３及び図７か
ら図８に示す。また切換によるトルクや電流の変化を図
４から図６に示しいる。更に、図２で示した２台の誘導
電動機２３，２４と切換装置２５との接続は第１の実施
例と同様であるため、実施例２については以下の説明を
省略する。

【００３８】さて三相固定子巻線１２の一方は電源Ｒ，
Ｓ，Ｔにメイン開閉装置Ｓ１を介して接続され、三相固
定子巻線１２の他方はスタ−結線のための開閉装置Ｓ２
に接続されている。三相固定子巻線１３は前記固定子巻
線１２と並列に開閉装置Ｓ３を介して接続してある。さ
らに固定子巻線１２，１３は共に開閉装置Ｓ４でデルタ
結線されている。また、それぞれの開閉装置Ｓを別のシ
−ケンス回路（図示せず）によって制御すれば、時間に
よってあるいは回転数によって始動時における開閉装置
Ｓの開閉を自動化できる。

【００３９】以上のように構成すると、並列デルタ結線
と並列スタ−結線と単デルタ結線及び単スタ−結線とが
可能で、非常にトルクの小さい単スタ−結線を除く３種
のトルク・電流・入力の各特性を図４，図５，図６に示
す。従って、あらゆる負荷に対してこれまでの誘導電動
機と同様に使用可能であり、当然直入れ始動もスタ−デ
ルタ始動も可能である。これで慣性の大きい負荷でも、
二乗低減負荷でも切換装置の切り換え順序を変更するだ
けであらゆる負荷トルクに対応できる誘導電動機による
駆動装置となっている。それだけでなく、固定子と回転
子とをそれぞれ２組設けてあることから、デルタ結線で
どちらか一方の三相固定子巻線だけに給電すれば、図４
の単デルタ結線で示すように、従来のスタ−デルタ始動
の起動トルクよりも、また定格トルクよりも大きい中間
トルク（図４の単デルタ結線）での始動が可能で、起動
電流（図５の単デルタ結線）も並列スタ−始動時の１．
５倍程度と非常に小さくしかも連続運転が可能である。
このことはこれまでの誘導電動機では簡単に得られない
特性であり実現できないものであった。また、この構成
での並列スタ−あるいは並列デルタの結線は、従来の１
固定子内で２回路の並列結線と異なり、実質的には定格
１／２出力の誘導電動機の単独のスタ−結線デルタ結線
であることから、並列にしたことによる磁気回路上の互
いの干渉はなく、あるいは一方の固定子巻線のみに給電
したことによる磁気特性の変化やトルク特性への影響は
ない。しかもこの切換装置Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、メイン
開閉装置Ｓ１を除きこれまでの容量の１／２程度の開閉
装置で構成でき、この開閉装置の個数も他の実施例も含
め僅か２個から５個であり、その開閉装置も安価に実現
できるものである。

【００４０】では図３の結線による誘導電動機によっ
て、慣性の大きい負荷の始動と運転を行う場合について
説明する。この場合すべての開閉装置が開かれた状態
で、切換装置によって、第１に開閉装置Ｓ３，Ｓ４を閉
じて２個の三相固定子巻線１２，１３を並列デルタ結線
にして、開閉装置Ｓ１を閉じて両方の三相固定子巻線１
２，１３に給電し定格回転数に至った後、開閉装置Ｓ３
を開いて一方の三相固定子巻線１２だけをデルタ結線
（単デルタ）にして一方だけに給電するようにしてあ
る。それぞれの結線におけるトルク・電流・入力特性は
図４，図５，図６に示してある。

【００４１】慣性力の大きい負荷であるプレス、破砕機
などは始動には大きなトルクを必要とするが、いったん
定格回転数に至ると大きなトルクは不要となる。従って
開閉装置Ｓ３，Ｓ４を閉じて三相固定子巻線１２，１３
を図３の並列デルタ結線で起動して定格回転数以後、本
発明の誘導電動機は切換装置２５による切換で開閉装置
Ｓ３を開いて一方の三相固定子巻線１２だけをデルタ結
線にして一方のみ給電する連続運転（図４の単デルタ結
線）に切り換えて、運転中は通常の定格電流を大きく下
回る省電力運転を行うことができる。つまり電流もトル
クも１／２となる。しかし、このときの起動トルクは、
並列デルタ結線の定格トルクよりも大きいものである。

【００４２】また、減速器を使用した破砕機の始動に
は、逆に始動時が比較的低トルクであることから、開閉
装置Ｓ４を閉じて一方の三相固定子巻線１２をデルタ結
線して一方のみ（図４の単デルタ結線）に給電して始動
することが可能であり、比較的負荷の大きい運転時には
両方の三相固定子巻線１２，１３を並列デルタ結線（図
４の並列デルタ結線）して給電することにより大きなト
ルクを引き出すことができる。

【００４３】次に図３の結線で誘導電動機による駆動装
置によって二乗低減負荷であるポンプ・ファンの始動を
行う場合について説明する。この場合すべての開閉装置
が開かれた状態で、切換装置によって、第１に切換装置
の開閉装置Ｓ３，Ｓ２を閉じて２個の固定子巻線１２，
１３を並列スタ−結線にして開閉装置Ｓ１を閉じて両方
の固定子巻線１２，１３に給電し、第２に開閉装置Ｓ
２，Ｓ３を開き開閉装置Ｓ４を閉じて一方の固定子巻線
１２をデルタ結線にして一方の固定子巻線１２のみに給
電し、第３に開閉装置Ｓ３を閉じて２個の固定子巻線１
２，１３を並列デルタ結線にして両方の固定子巻線１
２，１３に給電するものである。

【００４４】ポンプあるいはファンは二乗低減負荷であ
り始動は緩やかな負荷の増加を見ながら定格運転に至る
ほど負荷が大きくなる。従来よりこれらの始動にはスタ
−結線からデルタ結線への切換で行われてきた。本発明
も同様の切換パタ−ンとなるが、固定子と回転子とを２
組設けて構成したので、これまでの単体の誘導電動機の
スタ−デルタ切換と大きく異なっている。つまり、２組
の三相固定子巻線１２，１３が単独に有効に作用して、
この始動期間における最終の並列デルタ結線に対する電
流及びトルクの比率は、並列スタ−（図４の並列スタ−
結線）時が１／３，単独デルタ（図４の単デルタ結線）
時が１／２，並列デルタ（図４の並列デルタ結線）時が
１、となる変化が確実に実現できてソフトスタ−トが可
能であり、従来のスタ−デルタ始動から始動特性を大き
く向上させることができた。

【００４５】次に切換装置２５における固定子巻線１
２，１３と開閉装置Ｓとの結線を示す結線図の第２例を
図７に示した。つまり三相固定子巻線１２の一方は電源
Ｒ，Ｓ，Ｔにメイン開閉装置Ｓ１を介して接続され、三
相固定子巻線１２の他方はスタ−結線のための開閉装置
Ｓ２に接続されている。また、開閉装置Ｓ４によって三
相固定子巻線１２はデルタ結線される。三相固定子巻線
１３の一方は電源Ｒ，Ｓ，Ｔにメイン開閉装置Ｓ１を介
して接続され、三相固定子巻線１３の他方はスタ−結線
のための開閉装置Ｓ５に接続されている。また、開閉装
置Ｓ６によって三相固定子巻線１３はデルタ結線され
る。したがって、三相固定子巻線１２は開閉装置Ｓ２に
よってスタ−結線となり開閉装置Ｓ４によってデルタ結
線となる。さらに三相固定子巻線１３は開閉装置Ｓ５に
よってスタ−結線となり開閉装置Ｓ６によってデルタ結
線となる。

【００４６】図７の切換装置による誘導電動機によって
自家用発電設備の負荷となる防災用ポンプあるいは防災
用ファンなどの二乗低減負荷を始動する場合について説
明する。この場合、切換装置によって次のように始動す
る。すべての開閉装置を開いた状態で、第１に開閉装置
Ｓ２，Ｓ５を閉じて２個の固定子巻線１２，１３を並列
スタ−結線にして開閉装置Ｓ１を閉じて２個の三相固定
子巻線１２，１３に給電し、第２に一方の固定子巻線１
２の開閉装置Ｓ２を開き開閉装置Ｓ４を閉じてデルタ結
線にして、第３に三相固定子巻線１３の開閉装置Ｓ５を
開いて開閉装置Ｓ６を閉じて２個の三相固定子巻線１
２，１３を並列デルタ結線にする。

【００４７】以上から得られる結線の切換によるトルク
の切換とそれに伴う電流と入力の特性はつぎのようにな
る。

【００４８】つまり、並列スタ−結線で起動すると並列
デルタに比較して電流・トルク共に比率１／３である。
並列スタ−結線で運転し負荷トルクとの交点Ａ（図４）
において、一方の三相固定子巻線１２をデルタ結線にし
て他方の三相固定子巻線１３のスタ−結線と並列に切り
換える。この時の切換は単独のデルタ結線の三相固定子
巻線１２の電流が並列デルタ結線の１／２で、単独のス
タ−結線の三相固定子巻線１３が並列デルタ結線の１／
６であるから、電流は比率１／３から比率４／６に変化
することになる。さらに並列のスタ−・デルタ結線で運
転し負荷トルクとの交点Ｂにおいて次の並列デルタ結線
に切り換える。この時電流は比率４／６から比率１に変
化する。

【００４９】最初の交点Ａでの電流変化は１／３から４
／６への変化である。これは従来のスタ−デルタ切換始
動時のトルク比率１／３から１への大きな変化とは比較
できない程小さいものである。つぎの交点Ｂでの電流変
化は４／６から１であるが、この時すでに定格回転数近
くでの切換となるため負荷電流もきわめて小さな値とな
っており、ここでの４／６から１への変化が及ぼす影響
は従来と比較してきわめて小さいものとなっている。ま
たこの切換装置２０によって、単デルタ結線だけによる
トルクを並列スタ−結線の次に加えると、入力及び電流
の変化率をさらに小さくすることができる。これらのこ
とは前述したように、２個の三相固定子巻線で誘導電動
機を構成していることから、それぞれの組の電動機が有
効に作用して一体となったトルクを出しているからであ
る。しかもそれぞれを同じ容量の電動機で構成すればそ
れぞれの定格は従来の１／２であり、組み込むべき電気
回路の容量もそれに比例して安価となり、性能価格両面
に亘って多大な効果を有するものである。

【００５０】最後に切換装置２５のにおける固定子巻線
１２，１３と開閉装置Ｓとの結線を示す結線図の第３例
を図８に示した。つまり三相固定子巻線１２の一方は電
源Ｒ，Ｓ，Ｔにメイン開閉装置Ｓ１を介して接続され、
三相固定子巻線１２の他方はデルタ結線のため三相固定
子巻線１２の一方側に接続されている。また、三相固定
子巻線１３は開閉装置Ｓ３を介して三相固定子巻線１２
と並列に接続されると同時にデルタ結線となっている。

【００５１】図８の切換装置による誘導電動機によっ
て、負荷が運転・停止あるいは負荷が高低を繰り返すコ
ンプレッサ−等を駆動する場合について説明する。この
場合切換装置２０によって、始動は開閉装置Ｓ１，Ｓ３
を閉じて三相固定子巻線１２，１３をデルタ結線にして
起動し、起動後直ちに開閉装置Ｓ３を開いて２個の三相
固定子巻線１２，１３のうち三相固定子巻線１２のみに
給電を切り換え、ある場合は高負荷の時には開閉装置Ｓ
３を閉じて２個の三相固定子巻線１２，１３に給電し、
低負荷の時には開閉装置Ｓ３を開いて一方の三相固定子
巻線１２のみに給電するようにした。

【００５２】小型のものはあまり問題とならないが、大
型のコンプレッサ−になると、運転・停止を繰り返し、
スタ−デルタ始動では始動トルクが足りず電動機が大型
になり、直入れ始動だけでは繰り返しに耐えられない。
従って、大トルク（２個の三相固定子巻線１２，１３）
とその半分（一方の三相固定子巻線１２）のトルク特性
を持つ誘導電動機で、起動の瞬間だけ大きいトルク（図
４の並デルタ結線）で始動して、直ちに半分のトルク特
性（図４の単デルタ結線）に切り換えることにより、大
量の始動電流を速やかに半分程度まで減少させることが
できるので、従来の直入れだけのものより電動機の温度
上昇は少なくなっている。

【００５３】次に連続運転で高負荷・低負荷を繰り返す
ものは、従来の電動機では高負荷の時も低負荷の時も同
じトルクで運転しているため、エア−を消費していない
低負荷にも関わらず消費電力が大きい。これを従来のス
タ−デルタ始動を用いて低負荷時にスタ−接続して運転
するものもあるが、このスタ−デルタの切換は、スタ−
時とデルタ時とのトルク差が大きく、また一旦電源から
すべて切り離されるため接点の磨耗などメンテナンスが
心配されていた。従って、大トルク（並デルタ結線）と
その半分のトルク特性（単デルタ結線）を持つ誘導電動
機で、高負荷時には大トルクにして運転して、低負荷時
には半分のトルクで運転することにより、低負荷時には
少ない消費電力で運転でき、しかも大きいトルクと半分
のトルクとの切換は、電源から一方の三相固定子巻線１
２が全く切り離されることがなく、しかも切り離される
他方の三相固定子巻線１３の負荷電流も定格のほぼ半分
となることから開閉装置Ｓの接点の磨耗等のメンテナン
スにおいても信頼性を向上させることができた。

【００５４】以上の実施例において、例えば図７の結線
で開閉装置Ｓ２を閉じて単スタ−結線にすれば、図４に
示した並スタ−のトルク特性の半分となり、より二乗低
減負荷に適合したトルク特性を得ることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のことから、慣性の大きな負荷のた
めに起動時に合わせた出力のまま運転中無駄な電力を消
費したり、あるいは汎用の電動機でありながら特別に始
動時の電流を抑えることを目的とした始動装置を設けた
ために特殊用途での電動機になっていたが、本発明によ
り、汎用の誘導電動機のように負荷を選ばず、また特別
の高価な始動装置をも必要とせず、大きな慣性負荷用の
電動機としても、自家発電設備用の負荷としても、また
起動・停止を繰り返したり負荷時と非負荷時とで出力を
使い分けるコンプレッサ−の電動機としても、誘導電動
機としての能力を十分発揮させながら、どのような用途
にも電動機として効率良く使用することができるように
した安価な誘導電動機とその始動運転方法が提供でき
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘導電動機による駆動装置の断面図。

【図２】本発明の別の誘導電動機による駆動装置の構成
図。

【図３】慣性の大きい負荷を駆動する場合に有効な結線
図。

【図４】本発明のそれぞれの結線におけるトルク特性。

【図５】本発明のそれぞれの結線における電流特性。

【図６】本発明のそれぞれの結線における入力特性。

【図７】非常用発電設備のポンプ・ファンを負荷とした
場合に有効な本発明の結線図。

【図８】運転・停止を繰り返す負荷に有効な本発明の結
線図。

【図９】従来のスタ−デルタ切換によるトルク特性。

【図１０】従来のスタ−デルタ切換による電流特性。

【図１１】従来のスタ−デルタ切換による入力特性。

【符号の説明】

１ 誘導電動機 ２ 回転軸 ３ 回転子コア ４ 回転子コア ５ 回転子導体 ６ 回転子導体 ７ 短絡環 ８ 短絡環 ９ 回転子 １０ 固定子コア １１ 固定子コア １２ 固定子巻線 １３ 固定子巻線 １４ 固定子 １５ 固定子 １６ 機枠 １７ 玉軸受け １８ 玉軸受け １９ 玉受け盤 ２０ 軸受け盤 ２１ 切換装置 ２２ 負荷（ポンプ） ２３ 誘導電動機 ２４ 誘導電動機 ２５ 切換装置 ２６ 電源 ２７ カップリング ２８ プ−リ ２９ ベルト Ｓ 開閉装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一回転軸に軸着した２個のかご形回転
   子と、該２個の回転子それぞれに対峙して固定子巻線を
   巻装した２個の固定子と、一方の固定子巻線と他方の固
   定子巻線との両方、あるいはどちらかに順次切り換えて
   給電する切換装置とから構成したことを特徴とする誘導
   電動機による駆動装置。
2. 【請求項２】 同一の負荷を駆動するよう接続した２台
   の誘導電動機と、一方の誘導電動機の固定子巻線と他方
   の誘導電動機の固定子巻線との両方、あるいはどちらか
   に順次切り換えて給電する切換装置とから構成したこと
   を特徴とする誘導電動機による駆動装置。
3. 【請求項３】 切換装置は、２個の固定子巻線を電源に
   対してスタ−結線とデルタ結線とにそれぞれ切換可能に
   したことを特徴とする請求項１または２記載の誘導電動
   機による駆動装置。
4. 【請求項４】 切換装置は、第１に２個の固定子巻線そ
   れぞれをデルタ結線にして給電し定格回転数に至った
   後、一方の固定子巻線をスタ−あるいはデルタ結線にし
   てその固定子巻線のみに給電することを特徴とする前記
   請求項３記載の誘導電動機による駆動装置の始動運転方
   法。
5. 【請求項５】 切換装置は、第１に２個の固定子巻線そ
   れぞれをスタ−結線にして給電し、第２にいずれか一方
   の固定子巻線をデルタ結線にして、第３に２個の固定子
   巻線をそれぞれデルタ結線にすることを特徴とする前記
   請求項３記載の誘導電動機による駆動装置の始動運転方
   法。
6. 【請求項６】 切換装置は、２個の固定子巻線それぞれ
   をデルタ結線にして、２個の固定子巻線の両方と一方と
   に給電を切換可能にしたことを特徴とする前記請求項１
   または２記載の誘導電動機による駆動装置の始動運転方
   法。