JPH01148093A - 複数固定子誘導電動機の制動装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は複数固定子誘導電動機の制動装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

誘導電動機の速度を制御する方法の一つとして、電源周
波・数を変える方法がある。この方法は連続的かつ広範
囲な速度制御が可能である反面、高価な周波数変換装置
を必要とし、また、周波数変換装置により交流を直流に
変換して再度交流に変換する過程において、一般に高調
波および電波が発生し、これらによってコンピューター
、その他の各種電気制御機器の誤動作あるいはコンデン
サーの過熱等の損害を招くことがある。このうち高調波
障害に対しては、フィルターを設置することにより対策
を講じることもできるが、フィルターの設置にはコスト
がかかる。電源周波数を変える方法は、また、低速時に
おいて一般に性能が不十分となる等の欠点を有するもの
である。

電源の電圧を変えて速度を制御する更に他の方法では、
速度制御が連続的に行える反面、特に低速麿領域におい
て効率が悪くなる欠点がある。

巻線型電動機においは、二次抵抗を変化させ、すべりを
変えて速度制御を行う方法がある。この方法は、比較的
簡単に連続的な速度制御が可能である反面、外部からブ
ラシとスリップリングを介して回転子巻線回路へ抵抗を
挿入するために、ブラシの消耗による保守点検を必要と
する。なお、かご形状導電動機では、二次抵抗を変化さ
せて速度制御を行うことができない。

上記問題点に対処する技術は、例えば、特開昭５４−２
９００５号公報に開示されている。

このものは、同軸上に設置された２組の回転子鉄心と、
２組の回転子鉄心に対向してそれぞれ独立する固定子巻
線を有する２組の固定子と、２組の回転子鉄心に跨って
共通に設置され、かつ両端にてそれぞれ短絡環を介して
相互間を短絡したかご形導体と、２組の回転子鉄心間に
おけるかご形導体の中央箇所にてかご形導体の相互間を
短絡する高抵抗体とを備え、始動時には固定子巻線の相
互間の位相を１８０℃ずらせ、始動後の運転時には位相
を合わせて給電することを特徴とした双鉄心かご形電動
機である。この電動機は、始動時に固定子巻線の相互間
の位相を１８０℃ずらすことにより始動トルクを大にし
て始動特性を向上し、運転時には固定子巻線の相互間の
位相を合わせて通常のトルク特性で運転できる点に特徴
を有するものである。したがって、この電動機は回転磁
界の位相のずれを００と　１８０°に限定できるもので
あって、始動特性の向上効果は認められても、本来、可
変迷電！ｌ１ｍではないから変速を必要とする負荷に対
する動力源としては適さないものである。

なお、上記特開昭５４−２９００５号公報において、起
動から定常運転への移行に伴うトルクの急激な変動によ
るショックを緩和する目的で一時的に再固定子巻線の給
電回路への接続を直列接続とする中間ステップを設ける
ことが１例として記載されているが、こうしてできるこ
とは、変速制御ができるようになる訳ではない。

しかも直列に切換えたことにより固定子に加わる電圧は
半減されるのでトルクは１／４に減殺されることも相俟
って変速制御が全く不可能になることは、この公報に開
示する要旨が変速を目的としていないことからも明白な
ところである。

また前記特開昭５４−２９００５号公報に仮に新たな構
成を加えて可変速電動機になしたとしも、制動の機構を
備えず可変速電動機としての使用価値を大きく低下させ
るものである。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来技術の欠点を解消し、１〜ルク特性に
優れ、速度制御領域を広範囲にかつ任意の所望速度に設
定保持可能にすると共に効率の優れた制動を可能とした
複数固定子誘導電動機を提供することを目的とする。

なお、本発明の複数固定子誘導動電動機は、重相または
３相電源等に接続して使用され、回転子の形態は、普通
かご形、二重かご形、深溝かご形、特殊かご形１巻線形
等のいずれの型式のものにも適用できるものである。そ
して、本発明の説明に用いる導体とは、かご形回転子コ
アに装設した導体、および巻線形回転子コアに巻装した
巻線のそれぞれを総称するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記技術的課題を達成するために、本発明は、同一回転
軸に任意間隔を設けて軸着した複数個の回転子コアのそ
れぞれに装設した複数個の導体のそれぞれを回転子コア
間を渡って連結して一体的な回転子に形成し、前記複数
個の回転子コア間において、前記複数個の導体のそれぞ
れを抵抗材によって連結し、前記複数個の回転子コアの
それぞれに対峙して複数個の固定子を機枠に並設し、前
記複数個の固定子のそれぞれには複数種の極数に切換可
能な巻線を施し、前記巻線に極数切換装置を連結すると
共に、前記複数個の固定子のうち少なくとも１個の固定
子に関連して任意の位相差に設定保持可能な電圧移相装
置を付設して解決の手段とした。

（作　用） 本発明は複数個の固定子のうち任意の固定子と他の固定
子のそれぞれに対峙する回転子の導体部分に誘起する電
圧に位相のずれを生じさせて回転子導体に誘起する電圧
を増減に制御すると共に複数個の回転子コア間において
複数個の導体を抵抗材を介して連結しであるから前記位
相のずれに応じて前記複数個の導体から抵抗材へ電流が
流れ強力な回転トルクを出すことができる。また、それ
ぞれの固定子に複数種の極数に切換可能な巻線を施して
あり、極数切換装置を連結しであるから、ある速度で回
転して負荷を駆動している電動機を停止する際に極数を
切換えて同期速度を低くすれば発電作用が起こって制動
がかかり当該同期速度まで電動機の回転数が低下する間
は、いわゆる回生制動により、電力の回収が可能である
。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図〜第１５図に基づき説明する。

第１図〜第３図により本発明の１実施例を説明する。符
号１は本発明による複数固定子誘導電動機であり、該複
数固定子誘導電動機１は以下のような構成を有する。磁
性材料からなる回転子コア２．３を任意の間隔を設けて
回転子軸４に装着し、回転子コア２，３間は非磁性体コ
ア５を介設するか、または空間とする。回転子コア２．
３に装設した複数個の導体６・・・のそれぞれを回転子
コア２，３に貫通して連結し一体的な回転子７を形成し
、その直列に連結した複数個の導体６・・・の両端部は
短絡環８，８により短絡される。また、回転子コア２．
３および非磁性体コア５に回転子７の両側部１０．１１
に連絡する複数個の通風胴１２・・・を設け、通Ｊｏｌ
ｔ胴１２・・・から直交状に回転子７の外周部に貫通す
る複数個の通気孔１３・・・を穿設しである。回転子７
に装設された導体・・・６は回転子コア２．３間の非磁
性体コア５部において、それぞれを任意のベクトルの差
の電流が流れると通電する抵抗材゛９を介して、即ちニ
クロム線、炭素混入鋼。

通電性セラミック等からなる抵抗材を介して連結しであ
る。円筒状の機枠１４の両側部に設けた軸受盤１５．１
６を連結棒１７・・・にナツト１８・・・を締めること
により一体的に組付ける。回転子７の両側部に冷却用翼
車１９．２０を装着し、回転子軸４の両端部を軸受盤１
５．１６に嵌装した軸受２１．２１に軸支し、回転子７
を回転自在としである。

回転子コア２，３に対峙する外側部に巻線２２．２３を
施した第１固定子２４と第２固定子２５を機枠１４に並
設し、機枠１４と第１固定子２４との間にすべり軸受２
７を装設し、すべり軸受２７を機枠１４に嵌装したスト
ップリングによって固定し、第２固定子２５は固定環２
８により機枠１４に固定する。第１固定子２４の一側外
周面にはギヤー２９を嵌着しである。

機枠１４の外周部に固設した小型モーター３０に駆動用
歯車３１を軸着し、該駆動用歯車３１は第１固定子２４
に嵌着したギヤー２９に係合される。このように構成す
ることにより、第１固定子２４は小型モーター３０の作
動によって回転子７と同心的に回動しτ回動固定子を構
成し、そうして、第１固定子２４の回動と第２固定子２
５とによって電圧移相装置が構成される。

次に、誘導電動機１の冷却装置の構成について説明する
。機枠１４の外周部に送風口３４と排風口３５を穿設し
、排風口３５にはモーター３７を有する排ｆｆ１ｌｉ３
６を固着し、空間部３８の空気を機枠１４外に流通させ
る。また、回転子軸４と一体的に回転、する冷却用翼車
１９．２０を通風口３２より空気を取り入れて側部１０
゜１１、通風胴１２、通気口１３に空気を流通させるた
めに設けである。３３は空気流通のための通気口で、機
枠１４の第１固定子２４と、第２固定子２５に対峙する
部分に穿設しである。

次に、第２図を参照して、第１固定子２４の回動位置を
検出する手段の構成について説明す　−る。回動する第
１固定子２４の外周に磁気体３９を固設し、磁気体３９
に対向する機枠１４の任意の部位に複数の磁気センサー
４０８〜４０ｄ等よりなる回動位置検出器４０・・・を
設け、第１固定子２４の回動位置を表示する回動位置表
示器４１を備える制ｍ装置４２と連絡する。４３は第１
固定子２４の回動の開放またはロックを行うためのソレ
ノイドであるが、固定子の回動の開放およびロックは公
知の任意の作ｉｎ構により行うことができる。

回動機構および回動位置検出装置の別実施例を第３図を
参照して説明する。

機枠１４に固着した軸受４４には回動軸４５と一体的に
回転するウオームギヤ４６を設けた回動軸４５が回転自
在に設けられ、該回動軸の一端には正逆に回転する回動
用のパルスモータ−４７を回動軸４５と同心に設けて該
パルスモータ−４７は機枠１４に固着される。５３は電
圧位相差設定器であり、該設定器は始動時位相差設定ツ
マミ５４Ａ、制動時位相差設定ツマミ５４Ｂおよび運転
時位相差設定ツマミ５５を有し、始動時位相差設定ツマ
ミ５４Ａで始動時にそれぞれの導体６・・・に誘起する
電圧の位相差を負伺特性に応じて設定し、一定時間経過
後または回転子７が任意の回転数に達した後、運転時位
相差設定ツマミ５５で設定した位相差に切換ねるように
構成する。また、電動機の制動停止時には制動時位相差
設定ツマミ５４Ｂの設定位相差に設定されて、極数切換
装置を多種数側に切換えて多極数の周期速度まで回転数
が低下する間は電力を回収し、その後は停止させるか又
は回転磁界正逆切換装置２６を作用させて迅速に停止に
至らせることもできる。

次に、第１固定子２４と第２固定子２５のそれぞれに巻
装した巻線２２．２３の単一極数での結線について第４
．５図に基づいて説明する。

第４図に示すものは、第１．第２固定子２４゜２５のそ
れぞれに施した巻線２２．２３をスター直列結線とし、
回転磁界正逆切換装置２６を介して電源に接続したもの
である。即ち、第１固定子２４の巻線２２の端子Ａ、Ｂ
、ＣをスイッチＭ１を介し商用３相電源Ａ、Ｂ、Ｃに、
また、スイッチＭ２を介して３相電源Ａ、Ｂ、Ｃに連結
すると共に、巻線２２の端子ａ、ｂ、ｃを第２固定子２
５の巻線２３の端子Ａ、Ｂ、Ｃに連結し、巻線２３の端
子ａ、ｂ、ｃを短絡して連結しである。

第５図に示すものは第１．第２固定子２４゜２５の巻線
２２．２３を直列に連結して商用３相電源に回転磁界正
逆切換装置２６を構成するスイッチＭ３．Ｍ４を介して
デルタ−接続したものであるがその詳細な説明は省く。

なお、第５図の６Ａ、６Ｂは回転子コア２．３に巻装し
た巻線型回転子の結線を示し、第６図に示すものは回転
子コア２．３に巻装した巻線型回転子の結線の別実施例
図である。

以下に、上記構成における作用を説明する。

第１固定子２４の巻線２２に商用３相電源から通電する
と、固定子２４．２５に回転磁界が生じて回転子７に電
圧が誘起され、回転子７の導体６・・・に電流が流れて
回転子７は回転する。

第２固定子２５に対して第１固定子２４の回動量をゼロ
としたときには、それぞれの固定子２４．２５により、
回転子７の導体６・・・部分に誘起する電圧には位相の
ずれがなく、その詳細は後述する如く抵抗材９には電流
が流れないので、この状態では一般の誘導電動機と同一
のトルク特性を持つものである。

次に、小型モーター３０を作動して、第１固定子２４を
位相角でθだけ回動した場合について説明する。第１固
定子２４と第２固定子２５が作る回転磁界の磁束φ１．
φ２の位相は回転子７の任意の導体６に関してはθだけ
ずれており、そのため第１固定子２４と第２固定子２５
とにより回転子７の導体６・・・に誘起される電圧白、
白の位相はθだけずれることになる。今、第２固定子２
５によって回転子７の導体６・・・に誘起される電圧ｄ
２を基準とし、該電圧をｅ２＝ｓＥとする。ここでＳは
すべり、Ｅはすベリ　１のときの誘起電圧である。この
とき、第１固定子２４によって導体６・・・に誘起され
る電圧ｄ１は、色＝ＳＥεｊｅとなる。

第７図に示すものは、複数個の導体６・・・を短絡する
抵抗材９・・・が装着されていない場合の回転子７のす
べりＳと、回転子入力の有効電力Ｐとの関係を示すもの
で、電圧の位相がθ＝０゜のとき、有効電力Ｐは最大と
なり、０°〈θ〈１８０°のときはそれよりも小さなも
のとなる。

ここで導体６・・・の抵抗およびインダクタンスをＲお
よびＬとし、電源の角周波数をωとすれば、有効電力Ｐ
の極大値は　Ｓ＝　（Ｒ／ωＬ）　のとき現われる。

有効電力Ｐは誘導電動機の駆動トルクと比例するので、
第１固定子２４を回動させることによって回転子７に誘
起する電圧を調整し、回転子の速度をυ１Ｉｌｌするこ
とができるが位相差が大きくなるに従って急激にトルク
が低下して実用に供しないものである。

次に、回転子７の導体６・・・の短絡環８から抵抗材９
までのそれぞれの抵抗をＲ１，Ｒ２、またインダクタン
スをＬｌ、Ｌ２とし、電源の角周波数をωとし、各導体
６・・・のそれぞれを短絡する抵抗材９の抵抗をｒとす
れば、回転子７の電気的等価回路は第８図のようになり
、符号Ｉ＋、１２．１３は各枝路を流れる電流を示すも
のである。

次に、第８図に示すものを内固定子２４，２５側からみ
た等価回路に変換すると第９図のようになり、Ｒ＋＝Ｒ
２，Ｌ＋＝ｌ−ｚでθ＝０゜のときには１３＝Ｉ＋−１
２＝　Ｏとなり抵抗材ｒには電流が流れないことになる
。このことはθ＝０°のときにはトルクＴはｒがないと
きの値に等しいことを意味している。従っで、θ＝０°
のときは従来の誘導電動機と同一の１〜ルク特性を持つ
ことになる。

また、ＲＩ＝Ｒ２，ＬＩ＝Ｌ２でθ＝１８０゜のときに
は、Ｉ＋＝−Ｉ２．１３＝Ｉｌ−Ｉ２−２１１となり、
従来の誘導電動機において回転子導体６・・・の抵抗を
ＲＩ＋Ｒ２＝ＲとすればＲはＲ＋２ｒに増加したと同様
な結果となっている。

次に、第１固定子２４と第２固定子２５のそれぞれに巻
装した巻線２２．２３を直列に接続した作用につき説明
する。

巻ｔｌＡ２２．２３を直列に接続しであるために、巻線
２２に商用３相電源から入力して巻線２２゜２３間に電
流は流れるが、仮に巻線２２．２３のそれぞれの抵抗の
相違あるいは内固定子２４゜２５の容ωの大きさに相違
があっても、それとは無関係に、それぞれの巻線２２．
２３に流れる電流の大きさは等しく、したがって第１固
定子２４と第２固定子２５のそれぞれから回転子７の導
体６・・・に誘起して流れる電流の大ぎさが等しくなる
作用と、第１固定子２４と第２固定子２５の回動差、即
ち回転磁界の磁束に生じる位相のずれに応じて内固定子
２４．２５のそれぞれから回転子７の導体６・・・に流
れる電流の大きさが等しくなるという強制力が生じる作
用と、内固定子２４．２５間の電圧の位相差に起因する
ベクトル差分の電流は複数個の導体６・・・のそれぞれ
を抵抗材９を介して必然的に流れるという強１ｉＩＪ力
が生れる作用との相乗効果により、第１０図に示す、す
べりとトルク特性のように効率の改善とそれぞれの変速
領域において大きなトルクを出すことができ、負荷を連
結した状態においてもそれぞれの速度領域ごとに起動を
容易とするもので、負荷の起動特性に順応して滑らかな
起動とすること、あるいは高出力で起動すること等任意
に使い分けができ、起動・停止を頻繁に反復する動力源
に最適に対応できる。

上記のように回転子７の変速は、第１固定子２４を回動
することにより位相のずれを制御して回転子７の導体６
・・・に流れる電流を増減に変化さける制御のみで回転
子７の回転速度を任意に変速することができる。

なお、巻線２２．２３を直列に連結した第１固定子２４
と第２固定子２５のそれぞれから回転子７の導体６・・
・に流れる電流の大きさに対し、複数個の導体６・・・
間に抵抗材９・・・を介して短絡して流れる電流の比率
は、抵抗材９・・・の抵抗値ｒおよびすべりとは無関係
にＰθ（Ｐ＝極対数、θ＝位相角）の値によって決定さ
れ、く上記比率は、Ｐθ＝πが最大でＰθ＝０でぜＯと
なる）Ｐθが一定であれば、一般の巻線形誘導電動機の
二次挿入抵抗を一定とした場合と同様のすべりとトルク
特性になり、Ｐθが小になると回転子７の導体６・・・
に流れる電流の比率が小となり、Ｐθを小さくすること
は一般の巻線形誘導電動機の二次挿入抵抗を小さくする
ことと同等の作用をすることとなる。そして再固定子２
４．２５に定格電流を流した場合において、位相差θを
任意に変えてもすべり値の選定と抵抗材９の抵抗値の設
計次第により、最高速度の持つ定格電流と定格トルク特
性とを、それぞれの変速領域においてもほぼ同時に作用
させることができる。また、第１．第２固定子２４．２
５の巻線２２．２３を直列に連結してあっても、仮に導
体６・・・間に抵抗材９を設けて短絡していない場合は
、固定子から回転子導体６・・・にはほとんど電圧が誘
起されない状態となり、再固定子２４゜２５の巻Ｉ！１
１２２，２３それぞれを並列に電源に連結したものより
も効率、トルクは低下する現象となる。

上記に対し、第１固定子２４と第２固定子２５の巻線２
２．２３のそれぞれを並列に商用３相電源に連結した場
合には、第１固定子２４と第２固定子２５の巻線２２．
２３に入力する電圧は等しく、再固定子２４．２５のそ
れぞれから回転子７の導体６・・・に誘起する電圧は同
等でその電圧の位相はＰθだけ異なり、複数個の導体６
・・・間を抵抗材９・・・を介して流れる電流は、（１
／　２）　ｘ　（第１．第２固定子のそれぞれから回転
子導体に誘起した差電圧）÷（抵抗材９・・・の抵抗値
）にほぼ比例した電流となる。しかしながら、回転子７
の導体６・・・には抵抗材９・・・に流れる電流の他に
（第１．第２固定子の回転子導体に誘起する和電圧）÷
（回転子導体のインピーダンス）にほぼ比例した電流が
重畳して流れる。（上記和電圧は、Ｐθ＝πがゼロで、
Ｐθ＝０で最大となり、回転子導体のインピーダンスは
導体の抵抗と二次漏れリアクタンスのそれぞれよりなる
のですべりによって異なる）したがって、回転子７の導
体６・・・に流れる電流の大きざに対し、複数個の導体
６・・・間を抵抗材９・・・を介して流れる電流の比率
は、Ｐθが一定でもすべりおよび抵抗値によっても異な
り、Ｐθを一定とした場合のすべりとトルク特性は、一
般の巻線形誘導電動機の二次挿入抵抗を一定とした場合
の特性と、一般の誘導電動機の一次電圧を制御した場合
の特性とを混合した第１１図に示す特性となる。この特
性は、第１．第２固定子２４．２５の巻線２２．２３を
直列に連結した場合の特性に対しである特定の負荷特性
の場合には速度制御の範囲が狭（なるものであるが、低
減トルク特性の負荷の場合には直列接続の場合とほぼ同
等の広範囲で使用できるものである。

上記回転子７の回転により、軸受盤１５．１６に穿設し
た通風口３２から冷却用翼車１９゜２０により機枠１４
内に外気を吸引し、冷却用翼車１９．２０により第１．
第２固定子２４゜２５、巻線２２．２３に通風して冷却
し、また通風胴１２・・・を介し通気孔１３・・・に流
通させる風により回転子コア２．３、導体６・・・、抵
抗材９・・・等を冷却してそれぞれの機能を安定的に作
用させる。また、第１．第２固定子２４．２５の回動は
小型モーター３０をスイッチにより正・逆回転させて行
うが、小型モーター３０に限定されるものではなく他の
正逆転モータでも、また気体、液体シリンダー等による
サーボ償構等任意の駆動装置を転用できるものである。

そして、固定子を回動する駆動装置の作動速度に関連し
て、固定子の回動を任意の回動速度にし、回転子７の回
転速度の変化速度を制御することができる。

第３図に示す駆動装置はパルスモータ−４７とギヤー２
９に係合したウオームギヤ４６とから成り、パルスモー
タ−４７に制御装置４２から送るパルス数とパルス間隔
で回動値と回動速度が制御できる。この実施例ではウオ
ームギヤ４６が回動の固定の機能をも持つものである。

次に、第１２図により第１固定子２４および第２固定子
２５のそれぞれに施した複数種の極数に形成する巻線の
結線について説明する。

第１固定子２４に２重巻線４８Ａ、４８Ｂを施し、また
第２固定子２５にも２重巻線４９Ａ。

４９Ｂを施し、巻線４８Ａ、４９Ａのそれぞれには４ｔ
ｆＡ用と８極用の端子Ｕ２．Ｖ２．Ｗ２およびＬＪ４．
Ｖ４．ＶＬ４を設け、巻線４８Ｂ、４９Ｂのそれぞれに
は６極用と１２極用の端子Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋およびＵ３
．Ｖ３．Ｗ３とを設けである。第１固定子２４の巻線４
８Ａと第２固定子２５の巻線４９Ａとを直列に連結し、
同様に両固定子２４．２５の巻線４８Ｂと巻線４９Ｂと
を直列に連結しである。さらに詳ｍ説明すると、第１固
定子２４の巻線４８Ａの端子Ｕａ、Ｖ４．Ｗ４は極数切
換スイッチＳ２を介し、マタ巻線４８Ｂ（７）端子Ｕ：
＋　、　Ｖ３　、　Ｗ３　Ｌｔ極数切換スイッチＳ３を
介しそれぞれ商用３相電源に連結し、巻線４８Ａの端子
Ｕ２．Ｖ２゜Ｗ２は極数切換スイッチＳ４を介し、また
巻線４８Ｂの端子ＬＩ＋、Ｖ＋、Ｗ＋は種数切換スイッ
チＳ１を介しそれぞれを商用３相電源に連結しである。

第１固定子２４の巻線４８Ａの端子Ｘ２．Ｙ２、Ｚ２を
第２固定子２５の巻線４９Ａの端子Ｕ２．Ｖ２．Ｗ２に
スイッチＳ８を介して連結し、第１固定子２４の巻線４
８Ｂの端子Ｘ＋。

Ｙ＋、Ｚ＋を第２固定子２５の巻線４９Ｂの端子Ｕ＋、
Ｖ＋、Ｗ＋に連結し、第２固定子２５の巻線４９Ａの端
子Ｘ２．Ｙ２．Ｚ２は種数切換スイッチＳｓを介し、ま
た巻線４９Ａの端子Ｕ４．Ｖ４．Ｗ４は極数変換スイッ
チＳｌを介し巻線４８ＡのＵ２．Ｗ２．Ｖ２に連結する
とともに、Ｓ６を介して巻線４８ＡのＸ２．Ｚ２゜Ｙ２
に連結しである。第２固定子２５の巻線４９Ｂの端子Ｘ
＋、Ｙ＋、Ｚ＋は極致切換スイッチＳ　＋ｅを介して商
用３相電源に連結し、また巻線４９Ｂの端子Ｕ３．Ｖ３
．Ｗ３は極数切換スイッチＳ９を介して巻線４８ＢのＬ
Ｉ＋、Ｗｌ。

Ｖｌに連結するとともに、Ｓ５を介して巻線４８ＡのＳ
ｌ、Ｚ＋、Ｙ＋に連結しである。さらに、巻線４９Ａの
端子Ｕ２．Ｖ２．Ｗ２はＳ　１７を介して巻線４９Ａの
Ｘ２．Ｙ２．Ｚ２に連結されるとともに８１４で短絡し
である。同様に巻線４９Ｂの端子Ｕ１．Ｖ１．Ｗ＋もＳ
　ｕを介して同巻線の端子Ｘ＋、Ｙ＋、Ｚ＋に連結され
るとともにＳ１３で短絡可能としである。また、回転磁
界正逆切換装置２６を必要とする場合はＳｌ、８２，８
３．８４部において３相電源の２相を入替えるスイッチ
を設けることで対処する。

上記構成における作用を説明する。

第１．第２固定子２４．２５のそれぞれに巻装した巻線
４８Ａ、４９Ａの極数は４極と８極であり、巻線４８Ｂ
、４９８の極数は６極と１２極であるから、それぞれの
極数における同期速度は取去のようになる。

極数と同期速度（ｒｐｍ）の関係 上記極数と同期速度との関係から、今仮に６０Ｈｚ地区
において回転子軸４に求められる回転速度が１ｌ１００
ｒｐ、である場合には、極致切換スイッチ８３．８５．
８９，８１１．Ｓｌ３を投入し、その他のスイッチは開
放すると、商用３相電源から第１．第２固定子２４．２
５の巻線４８Ｂ。

４９Ｂに通電され、両固定子２４．２５から回転子導体
６・・・に誘起する電圧により回転子軸４は６極の同期
速度の１２００ｒｐｍ、となるので、さらに１ｌ１００
ｒｐ、までの１１００ｒｐ、分の回転速度を低下させる
ために、小型モーター３０を作動して第１固定子２４を
回動させ、両固定子２４．２５間に生じる位相のずれを
制御して所望回転速度に調整する。次いで回転子軸４に
求められる回転速度が４ｏｏｒｐｍ、である場合に、極
数切換スイッチ８１．Ｓ７．Ｓｌ６を投入してその他の
スイッチを開放すると共に、１２極の同期速度６００ｒ
ｐｍ、から４００ｒｐＨ，までの２０Ｏｒｐｍ、の小範
囲の速度制御を小型モーター３０により第１固定子２４
を回動させて調整する。

次に、回転子軸４に求められる回転速度が８００ｒｐｎ
＋、である場合には、極数切換スイッチＳ４゜Ｓ８．Ｓ
ＴＳを投入してその他のスイッチを開放すると、回転子
軸４は８ｗＡの同期速度となるので、さらに小型モータ
ー３０によって第１固定子２４を回動して位相のずれを
ＩＩ）　６０し８００ｒｐｍ。

となるように調整する。

そして、回転子軸４に１６００ｒｐｍ、が求められると
きには、極致切換スイッチ３２，８６．８１゜８１２、
Ｓ１４を投入し他のスイッチを開放すると、回転子軸４
は４極の同期速度となるので、小型モーター３０により
第１固定子２４を回動してｔ６００ｒｐｍ、となるよう
に位相のずれを制御する。

上記実施例における回転数の制御は、極数切換スイッチ
８１〜Ｓ　＋ｓを適宜操作することにより、所望回転速
度近辺に大幅な変速を即時に行うこと共に、第１固定子
２４の回１．７１　ｆｆｉを小さくできて迅速な速度制
御を無段階的に実施でき、速度制御範囲を広範囲にする
ことに併せ、それぞれの同期速度近辺で作用することが
できるので効率がよく、第１３図に示した４穫と８極の
ときのずべりとトルクの関係からもそのことが理解でき
る。

そして、定常運転となった電動機を制動停止する場合を
第１３図のすべりとトルクのグラフを参照して４極と８
極を例に説明する。

所望回転速度Ｓ＋、反抗トルクＴ１で運転している時の
複数の固定子に関連した電圧の位相差はθ＝３００であ
る。これを位相差を変更せずに極数切換装置により、８
極に切換えるとトルクＴ２に近似の制動トルクを生じる
と共に回転子７の回転速度が８１から８極の同期速度で
ある。Ｓ′−〇に低下する間は回生制動であり、電力を
回収する。８極の同期速度に至ると電源を開放して停止
に至らしめるか、または、８極の結線のまま回転磁界正
逆切換装置２６により強制的に逆回転磁界を生ぜしめ、
制動停止することができる。この時の制動トルクは固定
子間の位相差により任意に制御できるが位相差を９００
に設定すればＴ３という大きな制動トルクを作用さるこ
とができる。また、回転磁界正逆切換装置による制動の
場合は、速度検出器５６の検出値により制御装置を介し
て電源供給を開放する方法を用いる。勿論前記実施例で
説明した両固定子２４．２５それぞれに巻装した巻線を
直列に連結した作用との相乗効果により、広範囲な制御
ｌ領域において効率を改善すると共に大きなトルクを出
すことができ、起動・停止・変速制御を頻繁に、かつ広
範囲に必要とする動力源に用いて顕著な効果を奏する。

なお、上記に説明した実施例の他に、両固定子２４．２
５に巻装する巻線の極数は速度制御領域に合せ、任意の
極数を選定して採用できるものであり、例えば、固定子
を４個設けてそれぞれに複数種の巻線を施し、極数切換
スイッチと電圧移相装置により回転速度に求められる極
数に通電すると共に位相のずれを制御すればさらに広範
囲な回転速度の制御ができる。なお、極数変換により段
階的な速度制御が行えるので小範囲の変速調節として電
圧移相装置となす第１固定子２４の回動量は小さくてよ
い。

次に、第１４図により極数切換装置を有する電圧移相装
置の別実施例として、固定子に巻装した巻線に位相切換
スイッチと極数切換スイッチとを連結して極数切換を有
する電圧移相装置とした構成につき説明する。

第１．第２固定子２４．２５のそれぞれに施した巻線２
２．２３それぞれに２つの極数に変換する端子を設けて
あり、第１．第２固定子２４．２５の巻線２２．２３の
それぞれには、端子Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋およびＵ２．Ｖ２
．Ｗ２をａけ、巻線２３の端子Ｕ２．Ｖ２．Ｗ２の端子
は極数切換スイッチＳ　１７を介し、また、端子Ｕ＋、
Ｖ＋、Ｗ＋は極数切換スイッチ８２０を介してそれぞれ
商用３相Ｎ源に連結し、巻線２３の端子Ｕ１とＸ＋、端
子Ｖ１とＹｌ、＠子Ｗ１と７１を極数切換スイッチＳ　
＋ａを介してそれぞれを短絡連結し、巻線２２と巻線２
３とを直列に連結する連結行程路５０と商用３相電源と
の連結行程路５１とに電圧移相装置５２となす位相切換
装置を複数個介設しである。

即ち、極数切換スイッチＳ１７に連結した巻線２３の端
子Ｘ＋、Ｙ＋、Ｚ１を巻線２２の端子Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋
に位相切換スイッチＳ３１を介して連結し、以下同様に
巻線２３の端子Ｘ＋。

Ｙ＋、Ｚ＋をスイッチＳ３を介して巻線２２の端子Ｙ＋
、Ｚ＋、Ｘ＋に、スイッチ５３１１を介して巻線２２の
端子Ｗ＋、ＬＪ＋、Ｖ＋に、スイッチ８２０を介して巻
線２２の端子Ｘ１．Ｙ＋、Ｚｌに連結しである。巻Ｆｊ
２２の端子Ｕ１とＸ＋。

端子ｖ１とＹ＋、端子Ｗ＋とＺｌを極数切換スイッチＳ
　１９を介して短絡連結し、その各端子の回路は位相切
換Ｓ２１．８３を介して短絡可能としである。

さらに、巻＄５１２２と巻線２３との直列連結行程路５
０と巻線２２の各端子と商用３相電源との連結行程路５
１には位相切換スイッチＳ２２゜３２３．８２４，８２
７．Ｓ２９．Ｓ３２，８３３のそれぞれを介設してあり
、それぞれのスイッチと巻線２２の各端子との連結の詳
細は後述する作用の説明に併せて行うものとし、この実
施例においては、電圧移相装置となす第１固定子２４を
回１動させることなく、第１．第２固定子２４，２５の
双方を機枠１４に固着し、極数切換スイッチ３１７〜８
２０を設けると共に、位相切換スイッチ８２１〜８３３
により電圧移相装置５２に形成した点のみ第１図〜第３
図に示すものと異なり、その他の構成については同一で
あるのでその詳細説明を省略する。

以下に上記実施例における作用を説明する。

先ず、最高速度において運転するときは、極数切換スイ
ッチＳ１７．８１Ｂ、Ｓ１９と、位相切換スイッチ８２
２．Ｓｓのそれぞれを投入しその他のスイッチを開放に
すると、巻線２２．２３の結線は同相に直列に連結され
て一般の誘導電動機と同一のトルク特性となる。次いで
、極数切換スイッチ８１７．８１８．８１９を投入のま
まの状態において、位相切換スイッチＳ２１．８２７を
投入して他のスイッチを開放にすると、巻線２３に入力
する電圧の位相に対して巻線２２に入力する電圧の位相
は６０°ずれたものとなり、それぞれの巻線２２．２３
の位相が同相のときよりも位相のずれ６０°に応じて回
転子７の回転速度が低下する。

次いで、極数切換スイッチＳη、　Ｓ１ａ、　８１ｇを
投入のままの状態において、位相切換スイッチ８２３．
８２５を投入すると巻線２３に入力する電圧の位相に対
して、巻線２２に入力する電圧の位相は１２０°ずれた
ものとなり、位相のずれが６０°のときよりもさらに低
速度回転となる。

この状態よりもさらに低速度回転とするには、極数切換
スイッチＳｙ、８１８．８１９を投入のままとし、位相
切換スイッチ８２１，８２８を投入し他のスイッチの全
てを開放すると、巻線２３に入力する電圧の位相と巻線
２２に入力する電圧の位相は１８０°ずれ、同一極数に
おいては最低速回転とすることがきるが、この場合、ト
ルクが低下するので、巻線２２．２３に施した前記極数
よりも多極数とした別の極数に切換えて回転速度を制御
するのが効率的であり、以下にその操作につき説明する
。

先ず、巻線２３側の極数切換スイッチＳ２［＋を投入し
、また位相切換スイッチＳ２４．８３１を投入して他を
開放すると、巻線２２と巻線２３とは連結行程路５０に
介設した位相切換スイッチＳ３１を介して通電し、その
電流は位相切換スイッチＳ　２４を介して商用３相電源
に流れ、巻線２２．２３のそれぞれに入力する電圧の位
相は同相となり、この極数における最高回転速度となる
。次いで、極致切換スイッチＳ２［ｌを投入のままとし
て位相切換スイッチ３２８，８３２を投入しその他のス
イッチを開放すると、巻線２２．２３のそれぞれに入力
する電圧の位相は６０°ずれたものとなり、それぞれの
位相が同相のときよりも低回転速度となる。

次いで、極数切換スイッチＳ？Ｉ］を投入のままとして
位相切換スイッチＳ２９，５３ｆｆを投入し他のスイッ
チを開放すると、巻線２２．２３それぞれの位相は１２
０°ずれて、位相のずれが６０゜のときよりもさらに低
回転速度となる。さらに最低回転速度とするときには、
極数切換スイッチＳ２０を投入のままとし、位相切換ス
イッチＳ、、３３３を投入し他のスイッチを開放すると
、−巻線２２．２３のそれぞれに入力の電圧の位相は１
８０°ずれ、位相のずれに応じた回転速度となる。

上記したように電圧移相装置５２となす位相切換スイッ
チＳ　２１〜８３３と極数切換スイッチ８１７〜８２０
とを適宜操作することにより、効率のよい回転数制御を
行うことができる。

このようにして、電圧移相装置５２を用いて単一または
複数の極数巻線を施した複数個の固定子間に入力する電
圧の位相を制御することができる。電圧移相装置５２を
位相切換スイッチとしたこの実施例における特徴は、無
段階的に回転速度の制御ができないが、極数と位相の切
換により多段階的に迅速に回転速度を変えることができ
る点にある。なお、この実施例に加えて固定子を回動さ
せて補助的に位相を制御すれば無段階的に変速すること
ができる。

次に、第１５図に示すブロック図により、複数固定子誘
導電動機１の起動・運転自動制御の一実施例を説明する
。

入出力回路５８．制御回路５９．演算回路６０、記憶回
路６１等からなる制御装置４２の入力側に、始動時位相
差設定ツマミ５４Ａ、制動時位相差設定ツマミ５４Ｂお
よび運転時位相差設定ツマミ５５から成る電圧位相差設
定器５３゜回転子軸４に装着した速度表示器５７を備え
たタコゼネレーター等の速度検出器５６、第１固定子２
４の回動位置を検出する回動位置検出器４０と、機枠１
４内の適所に装着した温度検出器６２と、回動速度設定
器６３とデイスプレィを備えたキーボード６４とを連結
し、制御装置４２の出力側に回転磁界正逆切換装置２６
．小型モーター３０．導体６．抵抗材９等を冷却放熱す
る排風′Ｒ３６のモーター３７およびソレノイド４３を
連結してあり、電圧位相差設定器５３、回動速度設定器
６３またはキーボード６４から制御装置４２の記憶回路
６１には以下のような制御値が入力される。即ち、始動
時位相差値、制動時位相差値、運転時位相差値９回動速
度設定値、そして、位相角０°〜１８０°に対応する第
１固定子２４の回動角（電気角で０°〜１８０’　）を
検出する回動位置検出器６２の検出値と、温度検出器６
０の検出する温度に対してモーター３７を増減に制御す
る基準温度設定値等を入力しである。

運転開始に際して、キーボード６４から運転準備のキー
を入力すると、第１固定子２４の現在の回動位置を回動
位置検出器４０が検出すると共に、電圧位相差設定器５
３の始動時位相差設定ツマミ５４Ａにより設定された、
回転子軸４に連結した負荷の起動特性に適合する任意の
始動時位相差値を制御装＠４２の記憶回路６１から出力
する信号を受けてソレノイド４３を作動して第１固定子
２４に嵌着したギヤー２９のロックを解除し、小型モー
ター３０を作動させて第１固定子２４を回動させ、所望
の始動時回動位置に至ると小型モーター３０は自動停止
する。そして複数固定子誘導電動Ｉａ１が回転開始する
。回転を開始して任意時間経過後又は、回転子７の回転
数が設定回転数に達した後、運転時位相差設定ツマミ５
５により設定された７転時位相差値に移相する信号が送
られ、小型モーター３０が回動開始する。

複数固定子誘導電動機１の速度変化の加速度は小型モー
ター３０の回動速度に関連するが、複数固定子誘導電動
機１に連絡される負荷の種類によりあらかじめ回動速度
が設定されているので、小型モーター３０の回動速度が
制御されると、複数固定子誘導電動機１の変速速度が任
意に調整されるものである。

そして、定常運転となった電動機を制動停止するには、
制動時位相差設定ツマミ５４Ｂの設定位相差に従うが、
極数切換装置を多極散開に切換えて、多極数の同期速度
まで回転数が低下する間は電力を回収し、速度検出器５
６の同期速度検出後は電源を切るか、又は回転磁界正逆
切換装置２６を作用させて迅速に停止させる。

なお、始動時位相差設定器５４Ａと制動時位相差設定器
５４Ｂだけを有し、運転は回転子の回転数で制御するこ
とや、位相差なしで運転することなど随意である。また
、本発明の複数固定子誘導電動機１に従来公知のスター
デルタ−起動装置を組合せることも可能であり、電動機
の始動・運転の速度範囲を拡大するとともに制動トルク
を作用させて迅速な停止を可能とし、高効率域での使用
が可能となる。

本発明においては複数個の固定子のそれぞれに複数種の
極数に切換可能な巻線を施すがこれには単一巻線の結線
切換によって複数種の極数に切換える場合もあれば、あ
らかじめそれぞれ独立した多重巻線を施しておいて巻線
を切換えることにより複数種の極数に切換える場合もあ
る。

また、回転子コア間は磁性体で構成する場合もあれば非
磁性体あるいは空間で構成する場合もあり、抵抗材は任
意の電圧が加わると通電する連結材、たとえばダイオー
ドのようなものであってもよい。

また複数個の固定子に巻装された巻線は相互に直列に接
続される場合もあれば並列に接続される場合もあり、制
動作用をより多様化することもある。

よだ、電圧移相装置を固定子の回動によって形成する場
合には電気角で０°から１８０°の位相差の範囲内で任
意の位相差に設定、保持可能に構成することがあること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

上記に説明した如く、本発明によれば、複数個の固定子
のうち電圧位相装置を形成した任意の固定子と他の固定
子のそれぞれに対応する導体部分に誘起する電圧に位相
差を生じさせるようにし、複数個の回転子コア間で複数
の導体を抵抗材で連結すると共に複数個の固定子に複数
種の極数に切換可能な巻線を施し該巻線に極数切換装置
を連結したので、回転子の起動・運転トルクを任意制御
することができることに加え、運転から停止への移行時
に極数切換装置によって多種数側に切換え、同期速度を
低くすれば発電作用が生起して制動力がかかり、同期速
度まで回転数が低下するまでは電力の回収ができると共
に、各導体に誘起する電性位相差を設けられるので、い
わゆる比例推移の原理で、少ない電流で任意の強力な制
動トルクを作用させることができるなどの顕著な効果を
秦するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１５図は、本発明の実施例図であり、第１図
は複数固定子誘導電動機の側断面図、第２図は固定子の
回動機構と回動位置検出機構を示す側断面図、第３図は
回動機構にパルスモータ−を用い回動位置検出を記憶演
算回路で行う実施例図、第４図、第５図は両固定子に巻
装した単一極数の巻線の結線図、第６図は回転子巻線の
結線側図、第７図は回転子のすべりと有効電力の関係を
示す図、第８図は回転子の電気的等価回路図、第９図は
固定子側からみた電気的等価回路図、第１０図は固定子
巻線を直列に連結した場合の速度とトルクの関係を示す
図、第１１図は固定子巻線を並列に電源に接続した場合
の速度とトルクの関係を示す図、第１２図は固定子に複
数種の巻線を施し極数を切換える場合の結線図、第１３
図は４極と８極におけるすべりとトルク特性を示すグラ
フ、第１４図は電圧移相装置を位相切換スイッチで構成
した結線図、第１５図は自動制御の構成を示すブロック
図である。 １・・・複数固定子誘導電動機、２．３・・・回転子コ
ア、４・・・回転子軸、５・・・非磁性体コア、６・・
・導体、６Ａ、６Ｂ・・・回転子巻線、７・・・回転子
、８・・・短絡環、９・・・抵抗材、１０．１１・・・
側部、１２・・・通Ｊ！ＩＮ４．１３・・・通気口、１
４・・・機枠、１５．１６・・・軸受盤、１７・・・連
結棒、１８・・・ナツト、１９．２０・・・冷却用翼車
、２１・・・軸受、２２．２３・・・巻線、２４・・・
第１固定子、２５・・・第２固定子、２６・・・回転磁
界正逆切換装置、２７・・・すべり軸受、２８・・・固
定環、２９・・・ギヤー、３０・・・小型モーター、３
１・・・駆動用歯車、３２・・・通風口、３３・・・通
気口、３４・・・送風口、３５・・・排風口、３６・・
・排風機、３７川モーター、３８・・・空間部、３９・
・・磁気体、４０．４０ａ　、４Ｏｂ　、４０ｃ　、４
０ｄ・・・回動位置検出器、４１・・・回動位置表示器
、４２・・・制御装置、４３・・・ソレノイド、４４・
・・軸受、４５・・・回動軸、４６・・・ウオームギヤ
ー、４７・・・パルスモータ−１４８Ａ、４８Ｂ・・・
巻線、４９Ａ、４９Ｂ・・・巻線、５０・・・連結行程
路、５１・・・連結行程路、５２・・・電圧移相装置、
５３・・・電圧位相差設定器、５４Ａ・・・始動時位相
差設定ツマミ、５４Ｂ・・・制動時位相差設定ツマミ、
５５・・・運転時位相差設定ツマミ、５６・・・速度検
出器、５７・・・速度表示器、５８・・・入出力回路、
５９・・・制御回路、６０・・・演算回路、６１・・・
記憶回路、６２・・・温度検出器、６３・・・回動速度
設定器、６４・・・キーボード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 同一回転軸に任意間隔を設けて軸着した複数個の回転子
   コアのそれぞれに装設した複数個の導体のそれぞれを回
   転子コア間を渡って連結して一体的な回転子に形成し、
   前記複数個の回転子コア間において前記複数個の導体を
   抵抗材によつて連結し、前記複数個の回転子コアのそれ
   ぞれに対峙して複数個の固定子を機枠に並設し、前記複
   数個の固定子のそれぞれには複数種の極数に切換可能な
   巻線を施し、前記巻線に極数切換装置を連結すると共に
   、前記複数個の固定子のうち少なくとも１個の固定子に
   関連して任意の位相差に設定保持可能な電圧移相装置を
   付設したことを特徴とする複数固定子誘導電動機の制動
   装置。