JPS589586A - ブラシレス同期電動機の励磁回路 - Google Patents

ブラシレス同期電動機の励磁回路

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JPS589586A
JPS589586A JP56107279A JP10727981A JPS589586A JP S589586 A JPS589586 A JP S589586A JP 56107279 A JP56107279 A JP 56107279A JP 10727981 A JP10727981 A JP 10727981A JP S589586 A JPS589586 A JP S589586A
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thyristor
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excitation
motor
diode
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Ichiro Shimizu
清水 市郎
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/03Synchronous motors with brushless excitation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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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】 本発明は、始動の際、界磁巻線を放電抵抗によシ短絡し
誘導電動機として始動し、同期蓮度近くに達したとき、
前記界磁巻線に直流励磁を与えて同期化させるブラシレ
ス同期電動機の励磁回路に関する。
この種のブラシレス同期電動機(以下、単に「電動機」
という)の励磁回路の従来の代表例を第1図に示す。
第1図において、lは交流励磁機であシ、/Aはその電
機子、ivはその界磁巻線である。また、/Cは交流励
磁電機子/Aに併設した補助巻線を表わす。2は回転整
流装置、3が電動機、JAがその電機子、3Fがその界
磁巻線である。lは励磁投入用サイリスタ、jは電流平
衡用抵抗、tは放電抵抗である。
この第1図の破線で囲んだ部分100が同一回転軸上に
配置されている。
第1図の作用は公知であるのでここでは簡単に述べる。
電動機3の界磁巻線3Fを放電抵抗tで短絡し、電動機
3を誘導電動機として始動させる。
このとき放電抵抗乙により、界磁巻線JFK誘起する滑
シ周波過電圧が吸収される。
電動機3が加速し、同期速度近くに達した予定時点にお
いて、交流励磁機lの界磁巻線/Fを励磁することによ
シ、電機子/Aの発電電圧が回転整流装置−で整流され
、励磁投入用サイリスタグに直流電圧が印加される。こ
のとき、サイリスタグをオンすると、電動機3の界磁巻
線3Fに直流電流が流れ、電動機3は同期速度に引き込
まれる。
ここで、励磁投入用サイリスタグをオンさせる時点とし
て次の手法がある。すなわち、交流励磁機lの界磁巻線
/Fが励磁されたとき、電機子lAに電圧が発生するの
を利用して電機子1人に併設して補助巻線/Cを設け、
ここに誘起する電圧をfイリスタグのゲート信号として
用いるものである。つまシ、交流励磁機lの励磁投入と
同期して、サイリスタグをオンさせる手法である。
ところで、第1図の回路構成は簡単ではあるが、以下の
ような欠点がある。
すなわち、交流励磁機電機子/Aに併設して補助巻線/
Cを設けるため、交流励磁機lが特殊構造となる。そし
て、放電抵抗ぶか定常運転時でも接続されたままなので
、励磁電圧により常時損失を発生し、励磁回路の効率が
悪い。また、放電抵抗tは常時損失のため、熱容量定格
が大となシ、外形寸法が大きなものとなる。こむで常時
損失を低減するため放電抵抗tの抵抗値を大きく選べば
、始動時に界磁巻線3Fに誘起する滑り周波電圧を小さ
く抑えられなくなυ、励磁投入用サイリスタμの耐圧容
量を脅かすことになる。
さらに電動機3が大容量機となると、必然的に励磁容量
が増大する。その場合、励磁投入用サイリスタグの電流
容量も上げなければならないが、現使用サイリスタの電
流定格以上の回転用サイリスクがな込場合、第1図に示
すよう忙、サイリスタグを複数個(第1図では2個)並
列接続して等測的に対処している。この場合には、並列
サイリスタ相互の特性のバラツキに基づく電流不平衡を
改善するため、電流平衡用抵抗!を挿入するが。
これが常時損失を生ずる。そのため、この電流平衡用抵
抗jの外形寸法も大となる。
これらから分るように、電動機容量が大きくなるにつれ
、第1図で示す励磁回路全体としてはかなシ大きな寸法
スペースを要する。
しかるK、最近の電動機製造技術の進歩によシ、電動機
本体の小形化が可能になってきた。それにつれて、当然
、励磁回路の方の小形化も要求されつつある。一方、半
導体素子の発展によυ、ブラシレス同期電動機の励磁回
路にも従来のスタッド形に代り、平形のサイリスタ、ダ
イオードが採用され始め、小形化が可能になった。これ
によシ励磁回路の小形化の要求が一層強いものとなって
いる。
ここにおいて、本発明は、励磁回路の回転整流装置に混
合ブリッジ整流回路を採用し、さらに放電抵抗ぶは始動
時のみ挿入し、定常時は切シ離す構成とすることKよシ
、励磁回路全体としての小形化を図るようにしたものを
提供することを目的とする。
第λ図K、本発明の一実施例のブロック図を示す。
図面において同一符号は同一もしくは相当部分を示すも
のとする。
回転整流装置λ′は第1図の回転整流装置λで示すダイ
オードtアームのうち、3アームをサイリスタ7/、 
7J、 73で置き換える。また、放電抵抗6′はサイ
リスタJとダイオードnが逆並列接続された回路に直列
に接続され、さらに放電抵抗t′はタップAを取シ付け
た構造とする。
第一図において示す放電回路すなわちサイリスタ記、ダ
イオードn、放電抵抗t”の構成は”、従来、適位相投
入回路等で用いられている手法と同じであるが、本発明
は放電抵抗t”にタップ人を設けたのが特徴である。
混合ブリッジ整流回路からなる回転整流装置コ。
のサイリスタ7/、72,7Jをオンさせるゲート信号
は、交流励磁機出力整流電圧を利用する。
つぎに、この実施例の作用を、第1図、第2図の図面に
基づいて説明する。
電動機3を始動するとき、界磁巻線3Fに誘起される滑
り周波の過電圧はJ側が■の極性の場合に、ツェナーダ
イオードJの設定電圧を越える電圧−JC”は、サイリ
スターかオンして放電抵抗6′により吸収され、またに
側がeの極性の場合はダイオード2.2がオンすること
によシ、やはシ放電抵抗6′で吸収される。サイリスタ
nがオンしなくなる時点、つまシツエナーダイオードJ
の設定電圧は定常時の直流励磁電圧以上に選んでおけば
よい。
電動機の速度が同期速度近くになると、界磁巻線JFK
@起される滑シ周波の電圧値′も充公低、・〈。
なっておシ、この時点でサイリスタカがオフしていて、
放電回路が多少早めに切シ離されても問題となることは
ないので、ツェナーダイオードJの設定電圧は余シ厳密
に選ぶ必要もない0さて、電動機の速度が上昇し、同期
速度近くになった予定時点で交流励磁機lの界磁巻線/
Fに励磁を与えると、電機子/Aに交流電圧を発生する
。この交流電圧を補助ダイオードタで、ツェナーダイオ
ード10−抵抗//−コンデンサ12−ダイオード13
0回路に印加する。
ここに印加される電圧は補助ダイオードタと回転整流装
置のダイオードざ/、♂コ、nとによシ整流され直流電
圧となる。コンデンサ12の充電電圧値がトリガダイオ
ード/4Lのブレークオーバー[正値を越えると、パル
ストランスlSヲ介して補助サイリスタlざのゲートに
点弧パルスが与えられる0補助サイリスタ/ざがオンす
ることによシ1回転整流装置のサイリスタ7/、7コ、
73にはそれぞれ補助ダイオードターダイオード/A−
抵抗17−補助サイリスタlざ−ダイオード19の経路
で、自分自身のアノード電圧つまり交流励磁機出力交流
電圧によシ、ゲートに点弧パルスを得てオンする。これ
は所謂アノードファイアリング方式である0アノ一ドフ
アイアリング方式においては、各サイリスタのアノード
電圧がカソード電圧よシ高ければ自動的に点弧パルスが
与えられるので、補助サイリスタ/lをほぼ連続的にオ
ン状態に保っておけば2交流励磁機出力交流電圧により
サイリスタ7/、 ?、2.7Jは電気角1.200期
間ずつ通電し転流する。このためトリガダイオード14
4がブレークオーバする繰シ返し周期、つまり補助サイ
リスタlざのゲート信号の発振周波数をある程度高くと
る必要がある。
このように交流励磁機出力電圧を利用して混合プリーI
ジのサイリスタアームに、第1図に示す励磁投入用サイ
リスタ≠と等価なスイッチ作用を行なわせることができ
る。つマシ、電動機3の予定した励磁投入時点で交流励
磁機lの界磁巻線/Fに励磁を加えることにより1回転
整流装置の混合ブリッジ整流回路のサイリスタアームを
オンさせ、電動機3の界磁巻@3Fに直流電流を流し込
むものである。
なお、第2図において、ツェナーダイオードIOは始動
期間中に、交流励磁機/に生ずる残留電圧でトリガダイ
オードl弘がブレークオーバーしないようにするための
ものでアシ、ダイオード16は始動時、界磁巻線3Fに
誘起する滑シ周波数電圧のうち、端子J側が■の極性電
圧でサイリスタカがオンしたとき、放電抵抗6°−タ・
1プA−抵抗、2/ −ツェナーダイオード10−抵抗
/lを介してコンデンサ/2が充電されるのを防ぐもの
である。
また、ダイオード13はに側■の極性電圧で、ダイオー
ドnがオンするときこの電圧でコンデンサ12が逆方向
充電されるのを防ぐものである。そして、抵抗コ/の抵
抗値は放電抵抗6′の抵抗値よシも充分大きくしてあり
、ダイオードアームr/、♂コ。
n−補助ダイオードターダイオード16−抵抗2/−放
電抵抗t°−ダイオード22の経路では電流は殆ど流れ
ない。
第2図において、放電回路のサイリスタカがオンしてい
るときに誤って交流励磁機の界磁巻線lFに励磁が印加
されて補助サイリスタl♂にゲート信号が与えられると
、補助サイリスタ7gのオンによシサイリスタ7/、7
コ、73がオンして交流励磁機出力がサイリスタカでバ
イパスされ、放電抵抗lで常時損失となる。
このため、サイリスタカがオンしている状態において補
助サイリスタ/ざがオンしようとする場合に、放電抵抗
2″のタップAから放電抵抗6”での電圧降下分を、抵
抗コ/ヲ介してダイオード/Aのカソードに印加するこ
とにより、ダイオード//、f逆バイアス状態にさせオ
ンさせないようにする0すなわち、サイリスタJがオン
しているような始動期間中の速度状態においては、誤っ
て予定外で交流励磁機の界磁巻線lFに励磁されたとし
ても、電機子/Aがらの発電電圧値は余り高くなく、ダ
イオードl乙に印加される電圧としては放電抵抗rを介
して印加されるカソード側電圧の方が高いから。
逆バイアスされてダイオード/lはオンしない。したが
って、補助サイリフ2フ を防げる。つ1す、補助サイリスタ/サラオンするのは
,サイリスタカがオンしていない場合でおり、補助サイ
リスタlざとサイリスタカの動作協調がとれる。
第3図は1本発明の他の実施例のブロック図である。
すなわち、回転整流装置の混合ブリッジ整流回路の下側
アームをサイリスタとしたものであり。
サイリスタ7/, 7x, 7.7のゲート信号は第2
図と同じく交流励磁機出力整流電圧を利用して得る。こ
の場合,アノードファイアするのに補助サイリスタ/1
をサイリスタアームのアノード側に直接接続しないで,
放電抵抗t′のタップAに接続する構成とすることによ
り、始動時サイリスタ/gに印加される滑υ周波過電圧
が低減され,サイリスタlざの耐圧定格はサイリスタア
ームのサイリスタ7/,?.2。
73よりも低くとれる。
第3図の作用は第2図の場合と略同−であるので省略す
る。
以上述べたように1本発明の実施例によれば、回転整流
装置を混合ブリッジ整流回路で構成し、各サイリスタア
ームにスイッチ作用をもたせ,これらサイリスタのゲー
ト信号はアノードファイアリング方式としたので,交流
励磁機電機子に補助巻線を設ける必要がなくなる。
また、放電抵抗は始動期間中のみ接続し、定常運転時は
切シ離す構成としたので、熱容量は余シ大きくならない
。したがって外形寸法も小でよい。
それに常時損失とはならないので、励磁効率が良くなる
さらに従来の第1図に示す励磁投入用サイリスタ≠のス
イッチ作用を本発明実施例のサイリスタアームに持たせ
たことにより,サイリスタ7/,7j。
73は整流回路の交流ラインに入っているため1通電周
期が電気角tSO°ごとなので,第1図の直流ラインに
入っているサイリスタ弘の連続通電に比べて熱容量が小
さくてすむ。すなわち、電流定格容量が一段低めの外形
寸法の小さめのものを使用できる利点もある。
しかして、励磁容量が増大した場合でも.交流ラインの
サイリスタ7/,72.73は第1図で示すサイリスタ
≠のように並列接続しないでも済む場合が生じる。これ
により、常時損失発生と,外形寸法大となっていた電流
平衡用抵抗jが不要となる。
なお、第2図,第3図において一点鎖線で示すゲート回
路部分200,300は比較的小容量素子類で構成でき
るため1問題となるほどの外形寸法とはならない。
しかも第1図と第2図,第3図を比較して分るように、
主半導体素子構成から見ると,第1図では回転整流装置
のダイオードを測子励磁投入用すイリスタ2個=合計r
個に対して、第λ図,第3図では放電回路のサイリスタ
1個とダイオード1個を回転整流装置のサイリスタ3個
,ダイオード3個に加えても合計j個と第1図と同数で
構成できる。
かくして本発明によれば,励磁回路全体の外形寸法が従
来方式に比べて小形化することができ。
励磁投入用サイリスタの点弧も簡易に行なえるので,交
流励磁機は電機子に補助巻線を持たない標準機でよい等
の効果がある。
【図面の簡単な説明】 第7図は従来回路のプロ・lり図、第2図は本発明の一
実施の構成を示すブロック図、第3図は本発明の他の実
施例のブロック図である。 l・・・交流励磁機 /A・・・電機子 /F・・・界磁巻線 IC・・・補助巻線 λ、2°・・・回転整流装置 3・・・ブラシレス同期電動機 3A・・・電機子 3F・・・界磁巻線 ψ、 ig、力、 ?/、 7.2.73・・・サイリ
スタタ、 /3. /A、 /9. :lO,,2!、
 II、 12.ざ3・・・ダイオード !・・・電流平衡用抵抗 J、A−・・放電抵抗 10、21A・・・ツェナーダイオードlノウ1フ、コ
/、 、L5・・・抵抗/2・・・コンデンサ /弘・・・トリガーダイオード /j・・・パルストランス。 出願人代理人  猪 股    清

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 同期電動機を誘導電動機として始動し同期速度近傍にて
    前記同期電動機の界磁巻線を直流励磁して同期化させる
    ようにしたブラシレス同期電動機の励磁回路において、
    第1のサイリスタアーム群と第1のダイオードアーム群
    とからなる混合ブリッジ整流回路で構成された回転整流
    装置と、前記第1のサイリスタアーム群の各サイリスタ
    を交流励磁機出力整流電圧を介しで点弧させるアノード
    ファリング方式になる点弧装置と、ブラシレス同期電動
    機の界磁巻線の両端に第2のサイリスタと第一のダイオ
    ードを逆並列したものに放電抵抗を直列に接続しかつ平
    常運転時に直流励磁の正側電圧が第2のサイリスタのア
    ノード゛に印加されその第2のサイリスタは平常運転時
    の励磁電圧を越える電圧でブレークオーバするツェナー
    ダイオードを介して点弧電圧を得るよう処するとともに
    起動時から平常運転に移行するまで前記放電抵抗に設け
    た中間タップから前記点弧装置へ点弧阻止電圧を与える
    ようにした界磁装置とを具備したことを特徴とするブラ
    シレス同期電動機の励磁回路。
JP56107279A 1981-07-09 1981-07-09 ブラシレス同期電動機の励磁回路 Granted JPS589586A (ja)

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JP2018050399A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 株式会社日立製作所 界磁巻線型同期電動機およびその制御方法
JP2018057095A (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 株式会社日立製作所 界磁巻線型同期電動機およびその制御方法

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