JPS6364553A

JPS6364553A - 極数切換形回転電機

Info

Publication number: JPS6364553A
Application number: JP20592086A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hanai; 隆花井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-03
Filing date: 1986-09-03
Publication date: 1988-03-23

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は単一の電機子巻線で極数変換を可能にした極数
切換形回転電機に関する。

（従来の技術）例えば、工作機械、イｔｒ投機械等に用いられる電動機
では、停止１−位置精成の向−１−１停止１一時の緩衝
のため、電動機を一旦減速した後にブレーキにより制動
をかける方法が一般に採用されている。この場合の減速
方法としては回生制動を（り用することが多く、このた
めに１：４や１：８といった大きな速度比の極数切換形
電動機が用いられる。

この種の極数切換形電動機において最も一般的な１７．
７成は、１個の電機子鉄心に夫々の必要な極数を形成す
る２種の電機子巻線を合わせて巻装するものである。例
えば、４極と３０極の極数に対応する回転数が必要な場
合には、４種巻線と３０極巻線とを１個の電機子鉄心に
巻装し、４極にて運転する場合には３０極巻線を、３０
極にて運転する場合には４種巻線を夫々通電せずに遊ば
せておくのである。ところが、−１−記構域では、夫々
専用巻線を設けるものであるから、電機子巻線の利用率
が悪く、１つ電機子鉄心の寸法か大きくなって電動機が
杵しく人形化してしまう。

そこで、斯かる問題に対処すべく、例えば特開昭５７−
１５３５５６号に示されるように、単一の電機子巻線に
て極致切換を可能にした（１か成が考えられている・こ
のＩＲ成を第８図を参照して説明する。これはスロット
数３６、高速極の極数４極、低速極の極数３０極とした
例である。同図において、実線はＵ柑、一点鎖線はＶ相
、破線はＷ相の各巻線を示し、Ｕｌ、Ｕ２．Ｖｌ、Ｖ２
．Ｗｌ。

Ｗ２は夫々端子を示す。図に示すように、高速極の極数
をＰａ（−４）とすると、各相の巻線はＰａ／２　（−
２）個に分割され、このＰａ／２個に分割された一方の
コイルは大コイルａ　％　中コイル上１小コイルＣの奇
数個（３個）の同心巻配置のコイルから構成され、他方
のコイルはやはり大コイルａ−１中コイルｂ−１小コイ
ルＣ′の奇数個（３個）の同心巻配置のコイルから構成
されている。そして、これらのコイルは、小コイルＣ″
と大コイルａ′と中コイルｂとを直列に接続して第１の
コイル群を、大コイルａと小コイルＣと中コイルｂ゛と
を直列に接続して第２のコイル群を構成し、これらを各
相とも交互に配置している。

このような構成で、同速時は各ｔＬｌ端子Ｕ２．Ｖ２、
Ｗ２を夫々電源に接続し、且つＵｌ、Ｖｌ。

Ｗｌを短絡して２×Ｙ（スター）結線とし、低速時には
各相端子Ｕｌ、Ｖｌ、Ｗ１を夫々電源に接続し、１ｔつ
Ｕ２．Ｖ２．Ｗ２を開放してＩＸＹ結線とすることによ
りｌ−記第１のコイル群の極性を変え、また第２のコイ
ル群は極性が変わらないようにすることにより、１ニア
、５の極数比の極数変喚を弔−巻線により可能としたも
のである。

（発明が解決しようとする問題点）１−記！＋ｒＩ成の電動機では、毎極毎相のスロット数
が奇数で且つ高速極の極対数か偶数の場合には、極めて
釘効である。しかしながら、高速極の極対数あたりのコ
イル数が奇数（３）となるため、その極対数が奇数（例
えば６極）の場合には、１相あたりのコイル数が奇数と
なってしまう。このため、高速極の極対数か奇数となる
場合には１柑あたり偶数のコイル数が必要となる２倍回
路を高速時に構成できないため、この場合には上記構成
を採用できないという欠点があった。

そこで、本発明の目的は、毎極毎相のスロット数が３以
上の奇数で且つ高速極の極対数が奇数である場合にも、
単一の電機子巻線で大きな極数比の極数切換が可能な極
数切換形回転電機を提供するにある。

［発明の構成〕（問題点を解決するための手段）本発明の極数切換形回転電機は、高速極の極数をＰａと
したときに、各相巻線がＰａ個のコイルに分割され、且
つその１相当りＰａ個に分割された各コイルは同心巻配
置の偶数個のコイルからなり、この同心巻配置の偶数個
のコイルのうち小コイルのみ異相のコイルと共にスロッ
トに収納されその他のコイルはスロットにｌｌｉ層で収
納されており、１柑当りＰａ個に分割されたコイルのう
ち接続を変えることにより極性が変わる第１のコイル群
と極性が変わらない第２のコイル群とを各相共交互に配
置して接続変え可能に構成した電機子巻線を備えて構成
したところに特徴をｑするものである。

（作用）高速時には第１のコイル群と第２のコイル群とか同一の
極性となるように通電すれば、極数がＰａとなる。一方
、低速時には、第１のコイル群の通電方向を逆にして極
性を変えれば、第１のコイル群と第２のコイル群との極
性か異なるため、（スロット数−Ｐａ）の極数となる。

ここで、１極対当りのコイル数は偶数になるから、高速
時には２倍回路とし、低速時には１倍回路とする従来４
極で用いられている極めて簡１ｊな極数唸換の方法が採
用でき、もって極対数が奇数の場合にも適用できるよう
になる。

（実施例）以下本発明の一実施例につき第１図乃至第６図を参照し
て説明する。本実施例は、スロット数を５４、高速極の
極数をＰａ−６極、低速極の極数をＰｂ−４８極とした
３相誘導電動機の例である。

第１図は電機子巻線の接続例を示しており、実線はＵ相
、一点鎖線はＶ相、破線はＷ相の各巻線を示し、Ｕａ、
Ｕｂ、Ｖａ、Ｖｂ、Ｗａ、Ｗｂは夫々端子を示す。Ｕ相
を代表して述べれば、図に示すように、Ｕ相巻線はＰａ
個即ち６個のコイルに分割され、Ｒつ分割された各コイ
ルは大コイルａｌ、小コイルｂ１の同心巻配置された偶
数個たる２個のコイルからなり、同ｉｌ＋の他のコイル
も同様に大コイルａ２．ａ３．・・・、ａ１３と、小コ
イルｂ２．ｂ３．　　・・・、ｂ６からなる。これらの
うち、小コイルｂｌ、ｂ２．・・・、ｂ６は、異相の小
コイルと共にスロット内に収納され、大コイルａｌ。

ａ２．・・・、ａ５は単層でスロットに収納されている
。そして、斯くして順次配列されたコイルａよ。

ｂｌ　、ａ２　、ｂ２、−・−・、ａ５　、ｂ６は、１
つおきに１４いに直列接続されて交互に配置された小コ
イルｂ１１大コイルａ２、小コイルｂ５、大コイルａ４
、小コイルｂ５及び大コイルａ６からなる第１のコイル
群Ｕ１と、やはり交互に配置された大コイルａ１、小コ
イルｂ２、大コイルａ３、小コイルｂ４、大コイルａ５
及び小コイルｂ６からなる第２のコイル７ｊｉ　Ｕ　２
とか構成されている。ここで、第１のコイル群Ｕ１は両
端に端子Ｕａ、Ｕｂが設けられ、第２のコイル群Ｕ２は
一端か端子ｕｂに、他端が中性点Ｎに接続されている。

他のＶ相及びＷ柑についてもＵ相と同様てあって互いに
１２０°の電気角を隔てて同士、１に巻装されており、
■、Ｗ各相の第１及び第２の各コイル１洋は相記号に添
字１，２を付して総称することとする。

１一層構成において高速運転を行うには、第２図（Ａ）
に示すように、各相端子Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂを夫々電源に
接続し、Ｒつ端子ＩＪａ、Ｖａ、Ｗａを互いに接続する
。これにより、各相の第１のコイル群ｔＪｌ、ｖ１．ｗ
１が端子Ｕａ、Ｖａ、Ｗａにおいて中性点接続された形
となり、第１及び第２の両コイル群が同極となって２ｘ
Ｙの結線構成となる。本発明では、Ｐａ個（極数である
から必ず偶数である）に分割された各コイルが偶数個の
コイルから構成されているから、各相のコイル数は偶数
となり、従って不平衡のない２倍回路を構成することが
できる。この結線としたときの導体配置は第３図に示す
通りとなり、これは一般的な８８．９％ピッチの短茹屯
ね巻とした６極巻線と同一である。図において、Ｕ、Ｕ
はＵ相導体を示し、ＵはＵと反対方向の電流の向きにな
ることを示す。ｖ、Ｗについても同様である。また、第
２図（Ａ）の結線構成において、Ｕ相電流が１で、■相
及びＷ相電流か夫々−１／２のときの起磁力分布は第４
図に示す通りで、滑らかな６極分布である。

一方、低速運転を行うには、第２図（Ｂ）に示すように
、各相端子Ｕａ　、Ｖａ　、Ｗａを夫々電源に接続して
各相端子Ｕｂ、Ｖｂ、Ｗｂを開放する。

この場合は、各相の第１及び第２のコイル群が直列接続
されたＩＸＹ結線となり、第２のコイル群は極性が喰わ
らないが、第１のコイル群は高速運転時と逆極性となる
。この結果、導体配置か第５図に示すようになり、高速
運転時と同一の瞬間における起磁力分布も第６図に示す
ようになって、（スロット数−Ｐａ）極に相当する４８
極の起磁力分布となる。

二のように本実施例では、１極対あたりのコイル数か大
コイル２個及び小コイル２個からなる偶数（４）個であ
るから、２倍回路か簡単に（１゛４成でき、高速運転時
には２ＸＹ結線、低速運転時にはＩＸＹ結線という切換
か可能になる。従って、極対数が奇数であっても、第１
のコイル群Ｕｔ、Ｖｌ、Ｗｌの通電方向を切換えること
により単一巻線を１＝８の極数比となる６極及び４８極
に簡単に切換えることかできる。これにて大きな極数比
を得て減速時の回生制動を可能にしながら、電機子巻線
をを効利用して電動機の小形化及び低廉化を図り得るも
のである。しかも、巻線形態は一般的な同心巻であるか
ら、製造」−の田無もない。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、次
のような変形が可能である。

（１）ｊ：記実施例では高速極か６極、低速極が４８極
、スロット数が５４の場合について述べたか、これに限
らず、毎極毎ト１１のスロット数が同一である他の極数
の回転電機に適用できる。

（２）上記実施例では毎極毎ト！１のスコツト数が３で
ある場合に適用したが、同様の方法にて毎極毎相のスロ
フト数が奇数（５，７・・・）の場合にも適用でき、そ
れが５の場合には極数比を１：１４とすることができる
。

（３）ｌ記実施例では巻線結線を２ＸＹとＩＸＹとした
場合につき説明したが、これに限られず、２ＸＹと１×
Δ、２×Δと２ＸＹ、２ＸΔとＩＸＹｌ或は第７図（Ａ
）及び（Ｂ）に示すように２×Ｙと１×変Ｙ等の結線方
式としても良いことは勿論である。

［発明の効果］以上述べたように、本発明は１極対あたりのコイル数か
偶数となるように電機子巻線を巻装できるから、１島速
極の極数が奇数である場合でも、同速運転時に２倍回路
、低速運転時に１倍回路とすることにより単一の電機子
巻線で大きな極数比をｉすろことかできるという優れた
効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は
３相比機子巻線の接続図、第２は１（Ａ）及び（Ｂ）は
大々高速運転時及び低速運転時を示す結線図、第３図は
高速運転時の古体配置図、第４図は高速運転時の起磁力
分布図、第５図は低速運転時の心体配置図、第６図は低
速運転時の起磁力分布図、第７図（Ａ）及び（Ｂ）は結
線構成の変形例を示す結線図、第８図は従来構成を示す
第１図相当図である。図面中、ａｌ　、ａ２　、”’、ａ６は大コイル、ｂ、
、ｂ２．・・・、ｂ６は小コイル、Ｕｌは第１のコイル
群、Ｕ２は第２のコイル群である。

Claims

【特許請求の範囲】

１、高速極の極数をＰａとしたときに、各相巻線がＰａ
個のコイルに分割され、且つその１相当りＰａ個に分割
された各コイルは同心巻配置の偶数個のコイルからなり
、この同心巻配置の偶数個のコイルのうち小コイルのみ
異相のコイルと共にスロットに収納されその他のコイル
はスロットに単層で収納されており、１相当りＰａ個に
分割されたコイルのうち接続を変えることにより極性が
変わる第１のコイル群と極性が変わらない第２のコイル
群とを各相共交互に配置して接続変え可能に構成した電
機子巻線を備えて成る極数切換形回転電機。