JPS591079B2 - 交流電動機 - Google Patents

交流電動機

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JPS591079B2
JPS591079B2 JP54024164A JP2416479A JPS591079B2 JP S591079 B2 JPS591079 B2 JP S591079B2 JP 54024164 A JP54024164 A JP 54024164A JP 2416479 A JP2416479 A JP 2416479A JP S591079 B2 JPS591079 B2 JP S591079B2
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motor
circuit
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定良 日々野
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings
    • HELECTRICITY
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    • 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
    • H02P25/16Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交流電動機に係わ、特にその回転数を従来の極
数により定まる回転数の2倍にすることのできる交流電
動機に関する。
一般に交流電動機の回転数nは電源周波数f(H2)と
電動機の極数Pで定まる。
即ち同期回転数「■幇(に/s)で定まわ、誘導電動機
の場合はこの回転数よシ若干低い、即ち負荷の軽重によ
り少し変るすべわ分だけ低い回転数が実回転数となる。
従つて電源周波数が与えられると極数を最少にしたP=
2の時、回転数は最大となる。それ以上の回転数が欲し
い場合は機械的に増速するか、電動発電機又は静止形周
波数変換装置などにより電源周波数(一般に商用周波数
即ち50H2又は60H2)より大きな周波数の電源を
作る必要がある。又交流電動機はその原理上極数は必ず
偶数である。従つて2極の次は4極となり両者の回転数
は2 :1の比となり)例えば50H2の場合50(に
/ s ):25(に/ s )となわ、両者の中間の
回転数は得られない。以下6極、8極・・・と同様であ
る。特に極数の小さい方での回転数の差が大きい。従つ
て中間の回転数を得るためには機械的に、減速するか、
前記如き周波数変換装置を使用するかなどを必要とする
。機械的に増速又は減速する具体的装置としてはベルト
変速装置又はギヤ変速装置などがある。ベルト変速装置
ではベルトフーーのスペースが大きく取付場所に制限が
出、又高速運転の場合ベルトの寿命が短かく保守上不利
であつた。ギヤ変速装置では同様ギヤ分の取付スペース
が必要であり、又高速運転の場合ギアの摩耗による寿命
の短縮、騒音が大などの保守管理上の問題点があつた。
又周波数変換装置としては回転形、静止形があるが、い
ずれも装置専用のスペースを必要とする、高価である、
回転形の場合軸受その他機械面の保守を要するなど、い
ずれも大巾に不利となり、多数の電動機の駆動電源とす
る以外あま)使用されなかつた。又従来電動機の巻線を
2巻線にしてそれぞれに整流素子を接続させ交流半波の
電流を加える方法が考えられたがこれは直流分を消すこ
とができず実用化が困難であつた。従つて本発明は機械
的変速装置や周波数変換装置を使用せずに電動機の回転
数をその極数、電源周波数で定まる回転数の2倍にする
ことができる交流電動機を得ることを目的とする。
以下本発明の一実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
第1図は2極三相誘導電動機の一相分の巻線の略図であ
る。図に卦いて符号A−Dは電機子鉄心の同一スロツト
内に巻装された4組の電機子巻線で、それぞれの巻線サ
イズ及び巻線ピツチは同一である。それぞれの巻き初め
端をUl,U2,U3,U4とし巻き終り端をXl,X
2,X3,X4とする。符号Eはかご形回転子を示す。
第2図は第1図に示す1相分の巻線に1相分の制御整流
素子を接続した状態を示すものである。図に卦いて、Q
l,Q2・・・Q4は素子通電電流を制御できる制御整
流素子である。A,B巻線は各巻き初めと巻終りとを逆
にして並列に接続かつそれぞれの巻き初めから巻き終り
の方向と同じ極性に制御整流素子Ql,Q2,をそれぞ
れ接続する。即ち一方の共通端子Uから他方の共通端子
Vに向う極性の制御整流素子Q,と巻線Aの直列回路お
よび逆に共通端子vからUに向う極性の巻線Bと制御整
流素子Q2との直列回路を並列に接続し第一の回路とす
る。C,D巻線は巻き初めから巻き終vの方向と逆の極
性に制御整流素子Q3,Q4゛をそれぞれ接続し、巻線
Cと素子Q3の回路および巻線Dと素子Q4との回路を
逆極性並列に接続し、その制御整流素子側共通端子をW
,巻線側共通端子をσとする。第3図は電動機に給電す
る電源装置の接続図である。図に於て符号Fは三相変圧
器で一次側巻線GはY結線とし、二次巻線Hは極性を逆
にし同じくY結線とし中性点を引き出す。一次二次の巻
線比は1: 3とする。この三相変圧器を商用三相電源
Kに並列に接続し、三相電源の変圧器Fの一次と並列の
負荷側端子R,S,T,ど変圧器の二次端子ビ,S″,
T,U′とを設ける。この電源装置の上記端子間電圧の
ベクトル図を第4図に示す。図に}いて電圧ERはR−
S間電圧、電圧EsはS−T間電圧、ETはT−R間電
圧である。これに対し、電圧e′Rはk−N間電圧、電
圧e′Sill.S″−N′Illll電圧、電圧e′
Tは丁−N間電圧を示す。電圧ERと電圧ERは大きさ
が等しく位相差は一πである。同様な関6大係は電圧e
′sとe/s1電圧ET.l!:.e′Tとの間にも成
り立つ。
従つて電圧ERとe′Tとの位相差を調べると1π+否
π=165π一皓π即ち暑となる。同様に電圧Esに対
してはE7R,電圧ETに対し7てe′sがそれぞれ麦
遅れた位相関係になる。第5図は第3図に示した一相分
の制御整流素子と電動機巻線の接続の三相分接続を示す
。構成部品に第2図と同一符号を付したので説明を省略
する。各相のA,B巻線に関係する回路は△結線を行な
い、その外部端子はU,V,Wとする。又各相のC,D
巻線に関係する回路はY結線としその中性点を引き出し
、外部端子はぴ,V,W}よびσとする。これらの電動
機側端子と前記電源装置側端子とは次の如く接続する。
即ちR−U,S−V,T−W,R仁び,S′−V′,T
″−W,N−σである。第6図に第5図第1相回路に供
給される電圧ER,e′Tの波形を示す。図に}いて位
相角θは電圧ERとe′Tとの位相差を示し、本説明装
置では{である。又位相角αは電圧ER,e!Tの各点
弧角を示し、π本説明では同じく一とする。
Tは一周期間を示し、斜線を施した部分は通電期間を示
す。以上で構成部品の説明を終り次に第5図と第6図と
を参照して本発明の作用を説明すると次の如くである。
A,B巻線の回路にはU−間電圧即ちR−S間電圧即ち
電圧ERが印加される。同電π圧ERの正の半波に訃い
て点弧角α=−で制御整流素子Q1が通電し、第6図の
斜線を施した“丁゜の部分(一波形)が巻線Aに供給さ
れ、その時形成される磁極を例えばN極とする。
次に巻線Bには電圧ERが負になつた時制御整流素子Q
2が点弧角α−1で通電し第6図の斜線“3゛の部分(
−4波形)が供給される。この場合第2図で説明した様
に巻線Aと巻線Bとの極性が逆になる様に接続してある
ので、電圧の極性が逆になつても巻線Bが形成する磁極
の極性は巻線Aのそれと同じπ即ちN極となる。
C,D巻線には電圧ERより百遅れた電圧e′Tが印加
される。同電圧e′Tの正のπ半波に訃いて点弧角α−
Σで制御整流素子Q3が通電し、第6図の斜線”2゛の
部分(ユ波形)が巻線Cに供給される。
この時形成される磁極の極性は巻線Cが巻線Bと同じ極
性に接続され、電圧e′Tの極性が逆であるから巻線B
の極性と逆即ちS極となる。次に巻線Dには電圧e′T
の極性が負πになつた時制御整流素子Q4が点弧角α=
下で通t 力 1電し、第6図の斜線”
4゛の部分(一波形)が供)
4給される。
この場合巻線Dの極性は巻線Cのそれと逆即ち巻線Aと
同じ極性に接続してあり、かつ電圧e′Tの極性が逆で
あるため形成される磁極の極性はS極となる。以上を時
間的に整理すると巻線AでN極を次に巻線C′(1′S
極を次に巻線BでN極、巻線D($S極を順次形成する
ことができ、電源周波数の一周期間γにN,S極を2組
作ることができる。このことは従来巻線の同期回転数N
l2fn=一(r/s)で極数P−2の時最高回転数で
Pあつたものが、N7=g÷i}(】(rご)・を得る
こ.とを意味する。
即ち電源周波数を2f(Hz)にした場合と同一の回転
数を得ることができる。以上は一相分一周期間について
説明したが、他の相も同様であり、かつ以後の同期でも
同様の作用をく)返す。尚上記説明の如き三相2極巻線
にかぎらず、般に4,6・・・N極巻線にも適用でき、
又単相の場合でも同様適用できる。
即ち、位相差{の電源例えば二相電源に、巻線を4組設
けた単相電動機を組合せて使用することができる。制御
整流素子のπ ゛点弧角について前記説明ではα=
−として説明したが、αは一般にOくαくπの範囲で可
変にしてπ良い。
又Σ位相差のある電源を得る手段として前記説明では変
圧器により得たが、他の各種調相機やコンデンサ等を利
用して位相をずらせたものでも良い。従つてそれらの電
源装置に対応して交流電動機の相間接続は前記に説明し
たものと変つても良い。又制御整流素子は回路条件によ
り任意の個数直,並列接続しても良い。以上記載の本発
明によれば、電源周波数f(Hz)の一周期γの間に磁
極の変化は2f(Hz)の周波数を供給したと同等にな
り、即ち供給電源周波数に対する電動機の回転数の2倍
の回転数の電動機が得られる。
従つて電動機の巻線で言えば奇数極(1,3,5極・・
)相当の回転数が得られることになる。このことは高速
回転数が欲し(ハ)時は機械的な増速機構を必要とせず
に低騒音で構造簡単,保守点検容易に得られ、又、ベル
トやギヤなどの機械的寿命の問題もなく得られることを
意味する。又電動発電装置や静止形周波数変換装置など
高価複雑な装置なしで高速電動機が得られる。又従来得
ることのできなかつた3極や5極相当の中間回転数が容
易に得られるので、負荷に適合した回転数の選択が容易
になる。更に又、従来ブラシ使用:の整流子電働機が利
用されていた真空掃除器やバキユーム等の電動機として
ブラシをもたない誘導電動機を代用できるので寿命が長
く、保守点検が不用で経済的であるなど利点が得られる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による交流電動機の一実施例の一相分電
機子巻線路図、第2図は同じく一相分の巻線と制御整流
装置との接続を示す接続略図、第3図は本発明による交
流電動機の電源装置の一実施例の三線接続図、第4図は
同電源装置の電圧ベクトル図、第5図は第2図に示した
一相分の巻線及び整流装置の三相分接続図、第6図は交
流電動機に供給される電圧の波形図である。 A−D・・・電機子巻線、Ul,・・・U4・・・巻線
巻き初め端、X,,・・・X4・・倦線巻き終り端、E
・・・かご形回転子、Q1 ・・・・Q4・・・制御整
流素子)U・・・・第一の回路の端子、W,O′・・・
第二の回路の端子、R,S,T・・・電源三相端子、R
′,S′,T,N″・・俊圧器の:次側端子、F・・・
変圧器、G・・・変圧器一次側巻線、H・・・変圧器二
次側巻線、K・・・商用三相電源、ER−ET・・・商
用三相電源の線間電圧、e′R−e′T・・・変圧器二
次相間電圧、N,S・・・磁極、θ・・・電気角による
位相差、T・・・商用電源周波数の周期。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 同じ鉄心スロット内に収め巻線サイズ、ピッチとも
    同じでかつ相互に独立した毎相4組の電機子巻線と、そ
    れら各相の巻線に対し第1組の巻線にはその巻線極性と
    同一極性に制御整流素子を直列に接続し第2組の巻線に
    も同様同一極性に制御整流素子を直列に接続し両者を逆
    並列に接続して第一の回路とし、第3組の巻線にはその
    巻線極性と逆極性に制御整流素子を直列に接続し、第4
    組の巻線にも同様逆極性直列に制御整流素子を接続し両
    者を逆並列に接続して第二の回路とし、各回路はそれぞ
    れ独立した適当な相間接続を行なつた制御整流装置と、
    各相毎に約(π/2)だけ位相差のある第一波及び第二
    波の交流電力を出力する電源装置ととから成り、前記交
    流電動機の各組の第一の回路に第一波の電力、第二の回
    路に第二波の電源を供給する如く接続し、任意の点弧角
    で制御整流素子を制御する交流電動機。 2 三相電力を使用する場合一次側Y接続、二次側逆極
    性のY接続としかつ中性点を設け一次二次巻線比を1:
    √(3)とした三相変圧器を使用して各相毎に(π/2
    )位相差のある第一及び第二波の交流電力を得るように
    した電源装置を使用したことを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の交流電動機。 3 制御整流装置の点弧角αをα=(π/2)とし巻線
    通電電流を(1/4)波形としたことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の交流電動機。 4 制御整流装置の点弧角αを0<α<(π/2)とし
    巻線通電電流を(1/4)波形より大きくしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の交流電動機。 5 制御整流装置の点弧角αを(π/2)<α<πとし
    巻線通電電流を(1/4)波形より小さくしたことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の交流電動機。
JP54024164A 1979-03-02 1979-03-02 交流電動機 Expired JPS591079B2 (ja)

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