JPS6380793A - 可変速電動機 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、トルク特性および効率が良く速度制御が容易
な可変速電動機に関する。

従来技術とその問題点 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、この方法で必要とする周波数変
換装置を高価とし、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、その地名種電気制御機器の誤動作あるいはコンデン
サーの過熱等の障害を招くことがあり、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。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。

また、電動機の極数を変えて速度を制御する方法は、極
数変換によって段階的に速度を変えることができても、
無段階的に滑らかな速度制御をすることができない欠点
がある。

また、電源の電圧を変えて速度を制御する方法では、速
度制御が連続的に行える反面特に低速度領域において効
率が悪くなる欠点がある。

そして巻線型電動機において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し、また、かご
形誘導電動機は、二次抵抗を変化させて速度制御を行う
ことができない欠点がある。

また、直流電動機はブラシおよび整流子の消耗による保
守点検を必要とする欠点がある。

発明の目的 本発明は、上記従来技術の欠点を改善し、速度制御を広
範囲にかつそのその速度制御を連続的に実施できると共
にトルク特性および効率の良い可変速電動機を提供する
ことにある。

問題点を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は回転子の外周に対峙
して固定子を設け、前記固定子には励磁巻線と主巻線を
前記励磁巻線がつくる磁束の方向と前記主巻線がつくる
磁束の方向が一致しないように巻装し、前記主巻線は通
電開閉装置と整流装置と電圧調整装置を介して交流電源
に接続するようになし、前記励磁巻線は直流化電源に接
続するようになしたことを解決の手段とした。

作　　用 交流電源より電圧調整装置と整流装置と通電開閉装置を
通して固定子に巻装された主巻線に脈流電流を流すと前
記脈流電流によってそれと相似の磁束が生じこの磁束に
よって回転子導体に電圧が誘起し、回転子導体に電流が
流れる。

一方立流化電源より固定子に巻装された励磁巻線に直流
電流を流すとこの電流によって磁束を生じる。

ここで主巻線のつくる磁束と励磁巻線のつくる磁束の方
向は一致しないようにそれぞれの巻線を巻装しであるの
で励磁巻線のつくる磁束と回転子導体に流れる電流によ
ってトルクを生じ回転子は回転する。ところで交流電源
より電圧調整装置と整流装置と通電開閉装置を通して固
定子に巻装された主巻線に脈流電流を流す際に、前記脈
流電流を流し始める瞬間より一定の短時間は過渡現象に
より回転子導体には脈流電流が流れる。

従って、通電開閉装置により前記主巻線への通電と′ａ
所を反復して回転子導体に脈流電流を流せば励磁巻線に
流す直流電流による磁束と前記回転子に流れる脈流電流
により回転子にはトルクが生じ回転し続ける。

主巻線に流れる電流の大きさは電圧調整装置の出力を調
整して行い、励磁巻線に流れる電流の大きさも必要に応
じて調整することにより回転子の速度を制御することが
できる。

実施例 本発明の実施例を第１図〜第５図により説明する。

第１図に示すように回転子２の外周に対峙して固定子１
を設け、固定子１には主巻線３と励磁巻線４を巻装する
。主巻線３のつくる磁束と励磁巻線４のつくる磁束が電
気角で９０°になるように主巻線３の固定子上の位置と
励磁巻線４の固定子上の位置は電気角で９０’になるよ
うに巻装する。

回転子２に装着されている回転子導体５はかご型回転子
においては回転子の軸方向の両端においてすべての回転
子導体を短絡する。また、巻線型回転子を使用してもよ
い。

次に第２図に示すように主巻線３は通電開閉装置８と整
流装置６と電圧調整装置７を通して交流電源に接続する
。通電開閉装置により主巻線３に第３図に示すように脈
流電流１１を流すと、この脈流電流１１によって脈流電
流１１と相似の磁束φ１が生じ、この磁束φ１によって
第４図に示すように回転子導体５に磁束φ１と相似の脈
流電流ＩＯが流れる。

一方、直流化電源から可変抵抗９を通して励磁巻線４に
直流電流Ｉ２を流すとこの電流によって磁束φ２が生じ
る。ここで主巻線３と励磁巻線４は固定子上の位置が電
気角で９０°異なっているので磁束φ２は磁束φ１と直
交する。この磁束φ２と回転子導体５に流れる電流ＩＯ
によってトルクが生じ回転子２は回転する。

ところで第５図に示すように主巻線３に脈流電流■１を
流し始める瞬間より短時間は回転子導体５に脈流電流が
流れるが時間の経過とともに交流電流に移行する過渡現
象がある。交流電流に移行してしまえば磁束φ２と回転
子導体に流れる電流ＩＯによってトルクを出すことはで
きなくなる。そこで主巻線３に通電開閉装置８によって
脈流電流１１を流して回転子導体に脈流電流Ｉｎを流し
、続いて通電開閉装置８によって主巻線３に流す電流を
遮断し再度通電して主巻線３に脈流電流を流すと、流し
始めの短時間は同様に過渡現象により回転子導体５に脈
流電流が流れるので前記磁束φ２と前記主巻線３による
回転子導体５の脈流電流によりトルクが生じ、回転子２
は回転する。通電開閉装置８により主巻線３への通電と
遮断を反復すれば回転子導体５には脈流電流が流れ磁束
φ２どの間でトルクを発生し回転し続ける。主巻線３へ
の通電と遮断のタイミングは、適宜設定すれば相応のト
ルクを得られる。

また主巻線３に流れる電流の大きさは電圧調整装置７に
よってその出力電圧を調整することにより行うことがで
きる。また励磁巻線４に流れる電流は抵抗９の大きさを
変えるかまたは直流化電源の出力電圧の大きさを調整す
ることによって変えることができる。このようにして主
巻線３に流れる電流と励磁巻線４に流れる電流の大きざ
を調整して回転子２の速度を制御する。

本発明の実施例においては主巻線３のつくる磁束と励磁
巻線４のつくる磁束の方向が電気角で９０°になるよう
に主巻線３の固定子上の位置と励磁巻線４の固定子上の
位置が電気角で９０”になるように巻装されているが、
要するに主巻線３と励磁巻線４のつくる磁束の方向が一
致していなければよいのであり、主巻線３と励磁巻線４
の固定子上の位置は適宜選択することにより相応の特性
が得られる。

発明の効果 本発明の可変速電動機はブラシがないので保守が簡単と
なり、また整流装置が使用されているものの、一般の整
流器のように脈動の少ない直流電圧にするための平滑回
路を必要とせず、脈流をそのままの状態で利用している
ので高調波の発生が少ない。

また、本発明の可変速電動機は直流機に類似の特性をも
つので、誘導電動機のように同期速度以下の回転速度に
制約されるものではなく、高速回転も可能であり、また
起動トルクも大きい。また誘導電動機のようなすべり損
失がな（効率が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例図であり、第１図は固
定子と回転子の関係を示す断面説明図、第２図はシステ
ムの構成図、第３図は磁束の方向の説明図、第４図は回
転子の構造と電流の流れの説明図、第５図は脈流電流の
交流電流への移行の過渡現象の説明図である。 １・・・固定子　　　　　　２・・・回転子３・・・主
巻線　　　　　　４・・・励磁巻線５・・・回転子導体
　　　　６・・・整流装置７・・・電圧調整装置　　　
８・・・通電開閉装置９・・・可変抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、回転子の外周に対峙して固定子を設け、前記固
   定子には励磁巻線と主巻線を前記励磁巻線がつくる磁束
   の方向と前記主巻線がつくる磁束の方向が一致しないよ
   うに巻装し、前記主巻線は通電開閉装置と整流装置と電
   圧調整装置を介して交流電源に接続するようになし、前
   記励磁巻線は直流化電源に接続するようになしたことを
   特徴とする可変速電動機。
2. （２）、前記主巻線がつくる磁束の方向と前記励磁巻線
   がつくる磁束の方向が電気角で９０°になるように前記
   主巻線と前記励磁巻線を前記固定子に巻装した特許請求
   の範囲第（１）項記載の可変速電動機。