JPS6122796A - 回転電機制御装置 - 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】 巻線形誘導機を半導体整流器で制御する方式は種々の分
野で研究され、開発された。シエルビウス形の電動制御
装置や誘導発電機などがその例である。そのような電動
機や発電機を二つの巻線形誘導機の電気的且つ機械的な
結合によつて実現しうる。本発明はそのような方式の改
善に関するもので、電動機や発電機を含む誘導機に関連
したものである。二つの巻線形誘導機を機械的且つ電気
的に結合し、シエルビウス方式にくらべてその出力を大
きくするような試みは本出願人の発明特許第６３６５９
０号、特許第８３９４３６号や特許第８９２８７８号で
既に公知である。このような公知の誘導機結合は電動機
にも発電機にも使いうるし、その出しうる出力を大きく
しうる長所を持ちながら、誘導機を二台必要とするため
、構造的に複雑であり、高価にもなる。公知の誘導機縦
続結合方式では誘導機の一次導体と二次導体の中、誘導
機外部と電力授受する導体を一次導体とすれば、二台の
誘導機の二次導体間に周波数変換装置が接続される。昭
和５８年特許願第９５４４９号ではこの種の誘導機縦続
結合方式における上述のような欠点をおぎない、構造を
簡略化するため、一相当り並列に接続された二重接続固
定子電機子巻線の中間点に中間タップ端子を設け、この
中間タップ端子とは異なる電機子巻線の外部端子と上記
中間タップ端子との間を周波数変換装置を介して電気接
続し、一方回転子巻線にスリップリングを接続し、この
回転電機と外部接続装置との間に電力授受せしめるよう
にしている。

今、これら述べたことを具体的な電気接続図で説明する
。第１図は公知の誘導機縦続結合の電気接続図例である
が、これによると、二つの巻線形誘導機１と２の一次巻
線３と４を電気接続し、これをスリップリングフを介し
て電源１２に接続する。

一次巻線３と４が設けられる回転子は相互に機械的結合
１３をほどこし、一体となつて回転する。

一方二次巻線５と６の間には周波数変換装置１１を介し
て電気接続する。この周波数変換装置１１は第１図の例
では順変換装置８と逆変換装置９及びリアクトル１０か
ら成る。これに対し、前述の昭和５８年特許願第９５４
４９号の中に示された固定子巻線の接続は第２図に示さ
れる。すなわち一相当り並列に接続された二重接続固定
子電機子巻線１４の中間点に中間タップ端子ａｇ、ａ′
ｇ、ｂｇ、ｂ′ｇ、ｃｇ、ｃ′ｇを設け、この中間タッ
プ端子とは異なる電機子巻線の外部端子ａｐ、ｂｐ、ｃ
ｐと上記中間タップ端子ａｇ、ａ′ｇ……ｃ′ｇとの間
に周波数変換装置を介して電気接続するのである。

然しながら、このような昭和５８年特許願第９５４４９
号ではその回転子の巻線構造が複雑となり、折角固定子
巻線構造が簡略化しても、誘導機全体としては複雑とな
る。

本発明はこの種の誘導機縦続結合方式における上述のよ
うな欠点をおぎない、誘導機構造を固定子だけではなく
回転子も合わせて全体■簡略化され、製作も簡単にでき
るようにし、安価な装置とすることを目的とする。

このような目的を達成せしめるため、本発明ではその具
体的な電気接続図例の第２図に示すように、一相当り並
列に接続された二重接続固定子電機子巻線１４の中間点
に中間タップ端子ａｇ、ａｇ′、ｂｇ、ｂ′ｇ、ｃｇ、
ｃ′ｇを設け、この中間タップ端子ａｇ、ａ′ｇ…ｃ′
ｇとは異なる電機子巻線の外部端子ａｐ、ｂｐ、ｃｐと
上記中間タップ端子ａｇ、ａ′ｇ…ｃ′ｇとの間を周波
数変換装置を介して電気接続し、一方回転子巻線にスリ
ップリングを接続して、この回転電機と外部接続装置と
の間に電力授受せしめる配列とし更に回転子巻線接続を
ＡＢＣＯで示すようなスターデルター結合の組合せ接続
とするのである。第３図には周波数変換装置１１の一例
として、順変換装置８、リアクトル１０及び逆変換装置
９から成るものを示す。順変換装置８はダイオード半導
体整流器より成り、その入力端子ａｇ、ａ′ｇ、ｂｇ、
ｂ′ｇ、ｃｇ、ｃ′ｇは同符号の電機子巻線中間タップ
端子と電気接続される。逆変換装置９は制御素子付き整
流器より成り、制御装置１６により位相制御される。逆
変換装置９の出力端子ａｐ、ｂｐ、ｃｐは同符号の電機
子巻線外部端子と電気接続される。第２図の電気接続で
は二重星形接続を形成し、その中性点Ｎを中心に固定子
巻線が二次導体を構成する。

第２図の電気接続は公知の第１図と同一の働らきをする
。第一の誘導機部１を構成する一次導体３と二次導体５
及び第二の誘導機部２を構成する一次導体４と二次導体
６はそれぞれ一次導体３と４を電源１２に接続する。電
源１２よりスリップリング７を通して第一の誘導機部１
の一次導体３に電力を與え、その二次導体５から滑りＳ
１の電力を順変換装置８で直流に変換し、それを逆変換
装置９により交流に変換し、第二の誘導機部２の二次導
体６に供給する。第二の誘導機部２ではその滑りＳ２が
１よりも大きいように制御する。この逆変換装置９は他
励式であり、簡単な構造である。周波数変換装置１１は
サイクロコンバーターより成ることも可である。その場
合、電力の流れは第一の誘導機部１の二次導体５の端子
と第二の誘導機部２の二次導体６の端子との間を一方か
ら他方へ、正方向へも逆方向へも流しうる。第１図の場
合電動機運転だけではなく、発電機運転をなしうるので
ある。スリップリング７を通して他の支流電源と電気接
続させて、１＞Ｓ１＞０、Ｓ２＞１領域の運転をさせ、
この交流電源と並列運転する誘導発電機として使いうる
。

今第２図と第３図の組合せで電動機運転をする場合を考
える。この場合、固定子電機子巻線１４の中を二種類の
電流が流れる。また固定子と回転子に対しては第１図で
説明したような第一及び第二の誘導機部と云うように二
種類の固定子と回転子があるのではなく、固定子に対し
ても回転子に対しても磁気回路は一種類である。第２図
の電機子巻線１４の外部端子ａｐ、ｂｐ、ｃｐと第３図
の周波数変換装置１１の端子ａｐ、ｂｐ、ｃｐとの接続
で電機子巻線１４の外部端子ａｐ、ｂｐ、ｃｐを通して
周波数変換装置１１との間で電流を流すために電機子巻
線１４の中を流す電流は実線矢印の方向で示すように流
れる。一方電機子巻線１４の中間タップ端子ａｇ、ａ′
ｇ、ｂｇ、ｂ′ｇ、ｃｇ、ｃ′ｇと、これと同符号の周
波数変換装置１１の端子との間の電気接続により、この
中間タップ端子を通して電機子巻線１４と周波数変換装
置１１との間で電流を流すため、電機子巻線１４の中を
流す電流は点線矢印の方向で示すように流れる。

このように電機子巻線１４の中を流れる電流には実線矢
印と点線矢印で示す二種類の電流が流れ、その中の一方
の電流によつて造られる磁極の極数と他方の電流によつ
て造られる磁極の極数との比は１対２になる。これは本
出願人の発明になる昭和５７年特許願第４９７１２号そ
の他の説明にもあるように、例えば一方の極数が４極で
あると他方の極数が８極であり、一方が６極で他方が１
２極と云うようなことである。第２図の回転子巻線１５
の中、スター接続ＡＢＣＯとデルター接続ＡＢＣがそれ
ぞれ三相巻線で、４極及び８極の極数を持つものとし、
電機子巻線１４の中を実線矢印が流れることによつて生
じる磁極の極数を４極、又点線矢印が流れることによつ
て生じる磁極の極数を８極とする。このようにすると、
交流電源からスリップリングを経て回転子巻線１５に交
流電力が與えられ、デルター接続ＡＢＣがこれを受けて
８極磁極を造り、これに応じて電機子巻線１４では８極
の巻線として点線矢印方向の電圧と電流を生じ、その電
流が第３図の順変換装置８に流れ、それが逆変換装置９
の中を流れる。逆変換装置９の中を流れる電流が電機子
巻線１４の中を実線矢印のように流れる。この実線矢印
の電流によつて造られる磁極の４極と同一の極数を持つ
回転子巻線１５のスター接続ＡＢＣＯへ電磁的に結合し
、滑りＳ２＞１の範囲で駆動し、残りの電力をスリップ
リングを通して電源へもどすことになる。

このような固定子巻線と回転子巻線との間の電磁的結合
現象は磁気回路を兼用した第一の誘導機部と第二の誘導
機部との間でそれらの極数が２対１又は１対２である場
合、互いに同一極数を持つ固定子巻線と回転子巻線との
間でのみ電磁的に作用し合い、互いに異なる磁極数を持
つ固定子巻線と回転子巻線との間には全く電磁的に結合
し合わないと云う理論に基づくものである。それは例え
ば本出願人の発明した昭和５７年特許願第４９７１２号
にも説明された如くである。

第４図は回転子巻線の配列を示す。第４図ａでは溝番号
を１から２４番迄示しており、その溝の中には巻線が二
層になつて設けられる所謂二層巻としている。第４図ａ
とｂを合せて回転子巻線が造られる。実線部分が巻線の
中の上層に入るコイル辺、点線部分が巻線の中の下層に
入るコイル辺を示す。このようにすると、第４図ａとｂ
を合せて、コイルの同一構造のものを使つて全体の巻線
を造りうる。第４図ａとｂの巻線は合せて第４図Ｃのよ
うにスター接続とデルター接続の結合になる。第４図ａ
はｃに示されたスター接続ＡＢＣＯとなり、ｂはｃに示
されたデルター接続ＡＢＣに対応する。第４図ａのｏに
示されたものは中性点接続であり、第４図ａとｂに示さ
れたＡ、Ｂ、Ｃはスリップリングに接続されるべき回転
子巻線端子である。この端子ＡＢＣへそれぞれ第４図ｄ
に示されたような三相交流励磁電流を供給すると、第４
図ａの巻線では右向きの４極回転磁界が得られ、第４図
ｂの巻線では左向きの８極回転磁界が得られることが判
る。

第４図ａの接続は第４図ｃに示されたスター接続ＡＢＣ
Ｏを並列接続により造り上げたものである。すなわち４
極の磁極を造るため２極用の巻線接続を二組合せて並列
接続している。これに対し第５図はこのスター接続を直
列接続により造り上げたものを示している。このような
第５図の巻線と第４図ｂの巻線との組合せで第４図ｃの
配列とすることも可能である。

以上説明してきた本発明によつて得られる作用効果の特
長は次のようである。

例えば第１図に示すような２組の巻線形誘導電動機の縦
続結合により両誘導機部の二次出力端子間を周波数変換
装置を経て電気接続する装置において、これを単一の固
定子と単一の回転子の結合として簡単な回転機構造とし
て造り上げうる。

特に固定子巻線を単一巻線構造にすると共に、回転子巻
線さ同じ形状のコイルをいくつか組合せて二層巻き構造
とし、簡単に造り上げることが出来る。このような簡単
な構造の回転子巻線をスリップリングを通して電源と接
続して、造られる回転磁界を右廻りと左廻りの組合せと
することが出来、第一と第二の誘導機部のトルクを結合
させうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気的接続図例の中、回転電機の電機
子巻線と周波数変換装置との関係を示した接続図である
。第２図は本発明の配列図中、固定子巻線と回転子巻線
の接続図例である。第３図は本発明の配列中、周波数変
換装置の接続図例である。第４図は本発明の配列中に用
いられる回転子巻線配列の説明図であり、第４図中の（
ａ）は回転子巻線の中、スター接続された部分の巻線配
列図例であり、（ｂ）はデルター接続された部分の巻線
配列図例である。更に第４図（ｃ）は本発明に使われる
回転子巻線の接続を示す配列を、又第４図（ｄ）は（ａ
）や（ｂ）に示された回転子巻線に與えられる三相交流
を画いたものである。 第５図は第４図（ａ）　に示された回転子巻線のスター
接続された例の他の一例である。 尚図面の中、主要部分を示した符号は下記の如くである
。 １：第一の誘導機部、　２：第二の誘導機部、３：第一
の誘導機部の一次巻線、　４：第二の誘導機部の一次巻
線、　５：第一の誘導機部の二次巻線、　６：第二の誘
導機部の二次巻線、　７：スリップリング、　８：順変
換装置、　９：逆変換装置、　１０：リアクトル、　１
１：周波数変換装置、　１２：電源、　１３：第一及び
第二の誘導機部の回転子相互間の機械的結合、　１４：
電機子巻線、　１５：回転子巻線、　１６：制御装置、
　Ａ、Ｂ、Ｃ：回転子巻線の端子、　０：回転子巻線接
続の中性点、　ａｐ、ｂｐ、ｃｐ：電機子巻線の外部接
続端子であり、周波数変換装置１１の出力端子、　ａｇ
、ａ′ｇ、ｂｇ、ｂ′ｇ、ｃｇ、ｃ′ｇ：電機子巻線の
中間タップ端子であり、周波数変換装置１１の入力端子
。　Ｎ：電機子巻線の中性点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一相当り並列に接続された二重接続固定子電機子巻線の
   中間点に中間タップ端子を設け、この中間タップ端子と
   は異なる電機子巻線の外部端子と上記中間タップ端子と
   の間を周波数変換装置を介して電気接続し、一方回転子
   巻線にスリップリングを接続して、回転電機と外部接続
   装置との間に電力授受せしめる配列において、回転子巻
   線接続をスターデルター結合の組合せ接続とした回転電
   機制御装置