JPS5953069A - ブラシレス同期電動機 - Google Patents

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】 ［゛発明の技術分野〕 本発明はブランレス同期電動機の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

同期電動機は最近ブラシレス化が一般化している。しか
し誘導電動機とは異なって交流励磁機の励磁電源が必要
となる。従来のブラシレス同期電動機における交流励磁
機用励磁電源の供給手段としては、別電源系統から供給
する方式と、副励磁機を同軸に設けて′電源を得る方式
が一般的であるが、このような構成においては、前者で
は同期電動機駆動、電源Ｃの曲に低圧の電源が必要であ
り、後者では副励磁機どいつ特別の装置が必要であり、
且つ軸方向寸法も増加する等の欠点がある。フシ近ブラ
シレス同期電動機では同期速度付近にて同期電動機の界
磁巻線を自動的に励磁する自動同期投入装置が開発され
ており、同期電動機を非同期始動方式で始動した後、励
磁投入タイミングを自動的に検出し、同期電動機の界磁
巻線を自動的に励磁電源に投入できるようになって、誘
導電動機に近い取扱いができるようになった。そこで今
一歩進めて電源設備も誘導電動機と同様に、寸法が小さ
く、かつ、電機子巻線を電源に接続しさえすれば良いと
いうブラシレス同期電動機の出現が要望されるようにな
った。

〔発明の目的〕

本儂明は寸法が小さく、かつ電機子巻線を電源に接続し
さえすれば運転できるブラシレス同期電動機を提供する
ことを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明においては、同期電動機と、その同期電動機に同
軸に設けた交流励磁機およびその交流励磁機の出力を整
流して同期速度付近にて同期電動機の界磁巻線を励磁す
る自動同期投入装置を内蔵した回転整流装置とを具備し
たブランレス同期電動機において、同期電動機の電機子
巻線の電源側端子り、降からの入力を電機子巻線回路と
は絶縁を保ちつつ励磁制御装置に取入れ、この励磁制御
装置の出力で交流励磁機の界磁巻線を励磁することによ
り、特別な交流励磁機の界磁巻線の励磁電源を設備する
ことなく誘導電動機と同様な設備が使用でき、既設の誘
導゛電動機の代替として使用できるものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について、第１図・ないし第３
図を参照して説明する。

同期電動機（１）は電源（図示せず）から開閉器（２）
を介して電機子巻線用端子α１二接続され電機子巻線Ｑ
２１に給電できるようにする。一方、同期電動機（１）
の界磁巻線（１３１への励磁は、同期電動機（１）と同
軸に設けられ、自動同期投入装置（３１）を具備した回
転整流装置（３）を介して、同じく同期電動機（１）と
同軸に設けられた交流励磁機（４）の電機子巻線（４１
）から供給されるように接続する。更に交流励磁機（４
）の界磁巻線（４２）はその電源を同期電動機（１）の
電機子巻線用端子（１１）から並列回路を構成し同期電
動機の端子箱（１１１）内に納められた変圧器（５）の
二次出力より得た励磁制御装置（６）の出力直流電源に
よって励磁されるように接続する。この場合、励磁制御
装置（６）は交流励磁機（４）に取付けてあり、変圧器
（５）と交流励磁機（４）とは接続線（７）によって接
続する。

尚、回転整流装置（３）内においては、同期電動機の界
磁巻線（１３）を放電抵抗（３２）で短絡しており、こ
の放電抵抗（３２）から同期速度付近になった時信号を
自動同期投入装置（３１）が得てサイリスタ（３３）を
点弧し、整流器（３４）を通った直流゛磁流がサイリス
タ（３３）を介して同期電動機の界磁巻線（１３）を励
磁するように構成しである。

次に作用について説明する。

同期電動機（１）は開閉器（２）を投入すると電機子巻
線（１２）　ｌ″−電流が流れて非同期始動方式で始動
する。

しかし界磁巻線（１３）は放電抵抗（３２）で短絡され
ているだけで、回転整流装置（３）内のサイリスタ（３
３）未だ点弧していない。一方、変圧器（５）を介して
電源が投入される励磁制御装置（６）は開閉器（２）投
入と同時に動作し、交流励磁機（４）の界磁巻１５４（
４２）を１０流励磁する。そのため交流励磁機（４）の
電機予巻！に４１）には交流電圧を発生することになる
。しかし前述の如くサイリスタ（３３）がオン状態でな
いので同期電動機（１）の界磁巻線（（３）は励磁され
ない。

この状態で同期電動機（１）は回転数を上昇し、同期速
度近くになると、自動同期投入装置（３１）が動作して
、サイリスタ（３３）をオンする信号を発生させる。こ
の時、すでに交流励磁機（４）の電機子は同期電動機（
１）の回転子と同軸であるから、その電機子も同期速度
近くになっており、電機子巻線（４１）には充分高い交
流電圧が発生しているので、サイリスタ（３３）オンと
同時に同期電動機の界磁巻線（１３）は整流器（３４）
を介して直流電流が流れ励磁される。

しかして同期電動機（１）は回転数が同期速度近くに達
しているため、同期引入れトルクにより同期速度に達し
、このブラシレス同期電動機は同期運転に入る。

このように上記ブラシレス同期電動機運転のためには、
ただ弔にＤ［！１閉器（２）を投入するだけの操作でよ
く、始動から同期運転への切換え、励磁が全べて自動的
（２行なわれる。しかして、励磁制御装置（６）、変圧
器（５）が、同期電動機（１）、交流励磁機（４）等と
一体になって、ブラシレス同期電動機として配線、機器
間接続が行なわれているので、電源との接続は開閉器（
２）と同期電動機の電機子巻線用端子０１）間の接続の
みで良く、配線工事が簡単で、従来技術で述べたような
低圧電源の配線が不要となる。従って、従来誘導電動機
を用いていた代替として、本実施例のブラシレス同期電
動機を置き換えることも簡単にできる。

更に本実施例の構成の利点は励磁電源を同期電動機の電
機子巻線用端子（Ｉｔ）から並列に供給されていること
に起因する。即ち、開閉器（２）が開略して同期電動機
（１）の電機子巻線（１２＋が開路されるとともに、励
磁系統も開略される。又、逆に開閉器（２）が閉路する
と、同期電動機（１）の電機子巻線０．２１および励磁
系統が投入されるため、異常トルクや異常電流等の異常
現象が発生しない。従来のものにおいては、同期電動機
（１）の電機子巻線（１，２１回路と、励磁系統とが別
個であったため、例えば運転中励磁電源のろ断路すると
、同期電動機は脱調して非同期となり、同門電動機の電
機子巻線回路に過電流が流れる等の異常状態が発生する
。逆に励磁系統が健全状態で、同期電動機の電機子巻線
回路が開略し、ある時間複画閉路される場合は、同期電
動機の界磁巻線が励磁されたままの状態であるので、ト
ルクの脈動が発生して同期に入らず、停止に至る可能性
がある。従って電源にじよう乱を与える可能性がある。

この点、本実施例は同期電動機の電機子巻線への電源と
共に励磁電源が開閉されるため、どちらか一方が生きる
ことによる電源のしよう乱はない。再閉路の場合も自動
同期投入装置（３１）の不動作により励磁回路が断とな
っているため、非同期運転から再び加速し、同期速度近
くになって自動同期投入装置（３１）が動作し、再び同
期運転へ自動的に引入れるので何ら問題は発生しない。

第４図に要部を示す他の実施例は、励磁制御装置１ｑ、
（６）の電源として、同期電動機（１）の′ｔ−Ｆｇ機
子巻線（１りの中間端子（１４）から変圧器（５）に接
続したもので、他は第１図ないし第３図に示した実施例
と同様である。

このようにすると、変圧器（５）の−次電圧は同期電動
機（１）の電機子巻線（１２＋の端子電圧より低くなる
ので、低圧の変圧器（５）で良く、絶縁上安価なものと
なる利点がある。他の作用効果は第１図ないし第３図に
示した実施例と同様である。

第５図に要部を示す他の実施例は同期電動機（１）の電
機子に電機子巻線（１２とは絶縁された補助巻線（１５
）を設けて、その出力を励磁制御装置（６）の電源とす
るものである。他は第１図ないし第３図に示した実施例
と同様である。

このようにすると変圧器（５）を省略できる効果がある
他、第１図ないし第３図に示した実施例と同様の作用効
果がある。

第６図に要部を示す他の実施例は回転整流装置（３）内
の放電抵抗を切離す放電抵抗切離装置（３５）を設けた
もので、他は、第１図ないし第３図示す実施例、第４図
に示す実施例、第５図に示す実施例等と同様である。

このようにすると回転整流装置（３）の放電抵抗（３２
）における損失を防ぐことができる。他は前記した各実
施例と同様の作用効果がある。

第７図に示す他の実施例は励磁制御装置（６）の中に力
率一定制御回路（６１）と、励磁電圧一定制御回路（６
２）と、励磁ユニツ）　（６３）を設け、各々を設定器
（６４ａ）　、　（６４ｂ）　、　（６４ｃ）で所定の
値に設定できるようにする。そして力率一定制御回路（
６１）には同期電動機（１）内に設けた同期電動機（１
）の端子電圧、電流を検出する変流器（８）の信号をフ
ィードバックし、更にその力率一定制御回路（６１）の
出力を励磁電圧一定制卸回路（６２）へ入れ、その励磁
電圧一定制御回路（６２）の出力を切換機構（６５）を
介して励磁ユニツ）　（６３）に入れた時は同期電動機
（１）の力率がほぼ一定になるようにした力率一定制御
機構（６６）を形成する。又、切換機構（６５）を設定
器（６４ｃ）側に投入したときは同期電動機（１）の電
機子巻線（１２１の電源の変動父は負荷変動にかかわら
ず交流励磁機界磁巻線（４２）の励磁電流又は電圧即ち
励磁制御装置（６）の出力電流又は出力電圧を一定とす
る機能を備えた励磁一定制御機構（６７）を形成する。

他は第１図ないし第３図に示した実施例と同様である。

このようにすれば同期電動１で？（１）の力率調整や電
源電圧の調整および励（ｉ！一定１１．す副調整等が可
能となる他、第１図ないし第３図に示した実施例と同様
の作用効果が得られる。

尚、本発明は上記し、かつ図面に示した実施例のみに限
定されるものではなく、例えば第７図の実施例は第４図
ないし第６図に示した各実施例のような部分を持たせて
もよい等、その要旨を変更しない範囲で、種々変形して
実施できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、次のような効果が
ある。

（ｉ）　　ブラシレス同期電動機運転に際してその電源
系統は一般的な誘導電動機と同様な一系統で良く、従来
誘導電動機が使用されていた代替として使用でき、力率
、効率が改善される。

（１１）　　励磁回路と同期電動機の電機子巻線回路と
の電源が同一系統であるため、故障、異常時に異常現象
を発生しない協調のとれた運転方式となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブラシレス同期電動機の一実施例を示
す立面図、第２図は第１図の側面図、第３図は第１図の
回路図、第４図ないし第７図はそれぞれ異なる他の実施
例の要部を示す回路図である。 １・・・同期電動機　　　１１・・・端子１２・・・同
期電動機の電機子巻線 １３−・・同期電動機の界磁巻線 １４・・・中間端子　　　　１５・・・補助巻線２・・
・開閉器　　　　　３・・・回転整流装置３１・・・自
動同門投入装置３２・・・放電抵抗器３３・・サイリス
タ　　　　３４・・・整流器３５・・・放電抵抗器切離
回路４・・・交流励磁機旧・・・交流励磁機の電機子巻
線 ４２・・・交流ｂｉｈ磁機の界磁巻線 ５・・変圧器　　　　　６・・・励磁制御装置６５・・
・開閉ＰＡ措　　　　６６・・力率一定制御機構６７・
・・励磁一定制御機構　８・・変流器代理人　弁理士　
井　」二　−男 第　　１　　図 第　　２　　　Ｌｆｆｌ 第　　３　　図 第　　４　　図 　　Ｌ 第　　５　　図 ム 第６図 、３？ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）同期電動機と、その同期電動機に同軸に設けた交
   流励磁機およびその交流励磁機の出力を整流して同期速
   度付近にて同期電動機の界磁巻線を励磁する自動同期投
   入装置を内蔵した回転整流装置とを具備したブラシレス
   同期電動機において、同期電動機の電機子巻線の電源側
   端子以降からの入力を電機子巻線回路とは絶縁を保ちつ
   つ励磁制御装置に取入れ、この励磁制御装置の出力で交
   流励磁機の界磁巻線を励磁したことを特徴とするブラシ
   レス同期電動機。 （２）励磁制御装置への入力は同期電動機の電機子巻線
   の電源側端子から分岐して変圧器を介して取入れたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のブランレス同
   期電動機。 （３）励磁制御装置への入力は同期電動機の電機子巻線
   の中間に端子を設け、この中間端子から変圧器を介して
   取入れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ブラシレス同期電動機。 （４）励磁制御装置への入力は同期電動機の電機子内に
   電機子巻線とは絶縁して巻装した補助巻線から取入れた
   ことを特徴とする特許請求の範ｔｔＵ第１項記載のブラ
   シレス同期電動機０ （５）励磁制御装置は電源の変動、負荷の変動（二かか
   わらず励磁機界磁電流又は電圧を一定とする励磁一定制
   御機構を具備したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第４項′Ｉ７Ａずれ力・；二言己載のブランレ
   ス同期電動機。 （６）励磁制御装置は同期電動機の端子電圧又シ家電流
   に比例した信号をフィードｉ＜”ｌりし、同狗１電動機
   の力率をほぼ一定に制御する力率一定ｆｌ；ｌＩ御機構
   を具備したことを特徴とする特許請求の範りｍ第１項な
   いし第４項いずれかに記載のブラシレス同期電動機。 （力　励磁一定制御機構と力率一定制御機構とを具備し
   、両者を選択制御できる切ＰＡ機構を設（すたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項なＩ／１シ第４項いずれ
   かに記載のブラシレス同期電動機。 （８）　　フィードバック信号検出装置は同期電動機内
   部に配設したことを特徴とする特許請求の範囲第６項又
   は第７項記載のブラシレス同期電動機。