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JPH06253513A - 同期電動機 - Google Patents

同期電動機

Info

Publication number
JPH06253513A
JPH06253513A JP6301493A JP6301493A JPH06253513A JP H06253513 A JPH06253513 A JP H06253513A JP 6301493 A JP6301493 A JP 6301493A JP 6301493 A JP6301493 A JP 6301493A JP H06253513 A JPH06253513 A JP H06253513A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
winding
rotor
stator
phase
synchronous motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6301493A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Satake
利彦 佐竹
Satoru Satake
覚 佐竹
Yukio Onoki
幸男 大野木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Satake Engineering Co Ltd
Original Assignee
Satake Engineering Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Satake Engineering Co Ltd filed Critical Satake Engineering Co Ltd
Priority to JP6301493A priority Critical patent/JPH06253513A/ja
Publication of JPH06253513A publication Critical patent/JPH06253513A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流励磁のためのブラシ構成を必要とせず、
直流励磁回路の交流分による固定子への影響のない同期
電動機を得る。 【構成】 三相スタ−結線した主巻線3を三相交流電源
5に接続し、三相の励磁巻線4の各相巻線とダイオ−ド
とをそれぞれ設けて直列接続した励磁回路7とから
構成する固定子側1と、回転子巻線6を設けて三相スタ
−結線に接続すると共に該回転子巻線6の線間に並列に
ダイオ−ドD,Dを接続した回転子側2と、からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固定子に影響のない励
磁巻線とした同期電動機に関する。
【0002】
【従来の技術】一般の同期電動機は、その回転子を固定
子巻線の作る回転磁界の回転速度すなわち同期速度近く
まで起動機で加速し、直流電源からブラシによって回転
子巻線を直流励磁するようにしてある。
【0003】しかしながら、このブラシ付き同期電動機
は保守点検を必要とすることから保守費が嵩み、ブラシ
レス構造の同期電動機が望まれている。
【0004】回転子巻線を有する構造のブラシレス同期
電動機としては、交流励磁機と回転整流器を用いる交流
励磁機付きブラシレス同期電動機があるが、これは回路
構成が複雑で信頼性に欠けるという欠点がある。また回
転子巻線にダイオ−ドを接続してインバ−タの方形波電
圧による高調波磁界を利用するブラシレス自励形三相同
期電動機があるが、回転子の界磁起磁力が不足で十分な
出力が得られない欠点がある。
【0005】更に前記のインバ−タ駆動のブラシレス同
期電動機において、三相の固定子巻線の一相にダイオ−
ドを挿入して固定子の作る正相分回転磁界に静止磁界を
重畳して、同期速度付近で回転する回転子巻線に静止磁
界による交流電圧を誘起させて、これをダイオ−ドで整
流することによって回転子巻線を直流励磁し、正相分回
転磁界を作用させて同期トルクを発生するブラシレス自
励形三相同期電動機があるが、固定子の一相にダイオ−
ドを挿入しているため、固定子の三相回転磁界は欠相状
態に近くなり、スム−ズな回転が得られないだけでな
く、同期運転への引き入れも確実性に欠けるという欠点
があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術の欠
点を解消するため、固定子に、固定子巻線と同様に固定
子の回転磁界によって誘起する直流励磁巻線とダイオ−
ドとによる直流励磁回路を設け、回転子コアに巻装した
回転子巻線をスタ−結線し該回転子巻線の線間に並列に
ダイオ−ドを接続した回転子とにより構成したものがあ
る。
【0007】この同期電動機の直流励磁回路には一般的
に固定子巻線の回転磁界によって基本波の交流電圧を誘
導するようになる。この固定子の基本波により誘導され
た励磁巻線の交流電圧は、ダイオ−ドにより整流された
直流とともに励磁巻線に重畳して交流電流を流し、さら
にこの励磁巻線の交流電流は固定子巻線の励磁電流に加
わるように作用するので、固定子巻線の交流電流は大き
くなり、主巻線の容量が大きくなる欠点を有する。この
欠点を解消するため励磁回路に大きな直列インダクタン
スLが必要となる。このため、大きな直列リアクトルを
挿入したり、あるいは別の方法として固定子巻線の影響
を受けないように固定子とは極数の異なる励磁巻線とこ
の励磁巻線の極数に対応した別の回転子を構成すること
があった。
【0008】このような技術は同期電動機の構造を複雑
にするだけでなく大型となるため、汎用の同期電動機に
おいては採用することはできないものである。
【0009】以上のことから、同期トルクが大きく、ブ
ラシレスで保守の容易な同期電動機の提供と共に、回転
子の直流励磁回路を固定子の同一相に巻線を設けるこれ
までのような簡単な構成としても、その他の構成や性能
に影響のない同期電動機の提供を技術的課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本出願人は前記課題を解
決するために、回転子コアに三相の回転子巻線を設けて
三相スタ−結線すると共に該回転子巻線の2つ線間にダ
イオ−ドを接続した回転子と、前記回転子コアに対向し
て周設した固定子コアを有し、該固定子コアに三相スタ
−結線にした主巻線を巻装して三相電源に接続した固定
子と、前記固定子の主巻線の同一相にそれぞれ巻線を設
け、該巻線を固定子の回転磁界により各巻線に誘起する
電圧の総和が零にならないように直列結線して励磁巻線
とし該励磁巻線の端子を整流素子を介して接続した励磁
回路とにより構成した同期電動機により前記課題を解決
するための手段とした。
【0011】
【作用】さて従来、固定子巻線の回転磁界によって励磁
巻線に誘起する電圧は、励磁巻線のダイオ−ドを通じて
流れ、整流されて静止磁界を作るが、同時に交流分の電
流も存在し、この電流は逆に固定子巻線に補償電流を流
すことになる。補償電流は固定子に流れる電流に加わっ
て固定子側の容量アップを余儀なくされ、力率低下を招
く原因となっていた。
【0012】本発明によると、励磁巻線をダイオ−ド等
の整流素子を介して直列に接続するようにしたので、励
磁巻線には固定子の回転磁界により誘起した交流分電圧
とダイオ−ドにより整流された直流分電圧との両方の電
流が加わり流れるようになる。この直流分は前述のよう
に回転子を直流励磁するが一方の交流分は固定子側に補
償電流を流すように作用する。しかしながら励磁巻線の
各巻線にかかる電圧の総和が零にならないように結線し
てあるので、この固定子側に流れる補償電流は、スタ−
結線した固定子巻線においてはスタ−結線の中性点を中
心に電流の総和が零になるように流れ得ないので、結果
的に励磁回路による補償電流は固定子側には発生しない
ものである。
【0013】ここで同期トルクを考察してみるに、励磁
巻線の静止磁界で回転子に誘起する電圧によって回転子
巻線に整流された直流電流が流れて、回転子巻線が直流
界磁巻線の作用をするので、同期トルクが大きく、ブラ
シなどの保守を必要としない同期電動機を提供すること
が可能となった。
【0014】
【実施例】本発明は主として回転子巻線をスタ−結線し
た例について説明するが、スタ−接続でもデルタ−接続
のいずれでも同様である。
【0015】図1により本発明の実施例を説明する。図
1に示すものは本発明の同期電動機の固定子と回転子の
巻線だけを抜き出したものである。まず符号1は同期電
動機の固定子側を示し、符号2は同じく回転子側を示し
ている。
【0016】まず固定子側1は、固定子コア(省略)に
設けた、スタ−結線の主巻線3が三相交流電源5に接続
されている。前記固定子側1の主巻線3の同一相にそれ
ぞれ励磁巻線4を設けダイオ−ドDを介して直列に接
続してあり励磁回路7としてある。
【0017】一方回転子側2は、回転子コア(省略)の
それぞれに回転子巻線6を設け、この回転子巻線6をス
タ−に接続すると共に、該回転子巻線6の線間に並列に
ダイオ−ドD,Dが接続してある。また、図2およ
び図3により更に説明すると、主巻線3に対峙する励磁
巻線4に、前記主巻線3の電圧Eによって誘起する電
圧をEとする。また、主巻線3に対峙する回転子巻線
6に誘起する電圧をeとする。
【0018】以上のように構成した本発明の同期電動機
は始動において、自己起動たとえば誘導機始動ができな
いので、電源にインバ−タを使用して低周波で同期引き
入れをして、その後周波数を上昇させて高速運転に移行
させる。
【0019】このとき、図2に明らかなように固定子の
回転磁界(電圧E、Eε−J2π/3、Eε
J2π/3)によって固定子コアの励磁巻線4にそれぞ
れ電圧E、Eε−J2π/3、EεJ2π/3
誘起している。このとき励磁巻線4を図2のように結線
すると端子X−Y間の電圧Vは
【0020】
【数1】 ここで、COS(2π/3)を考える。図3から明らか
なように
【0021】
【数2】 となる。ここにおいて励磁巻線4を結線した端子X−Y
間には電圧V=2Eなる電圧が発生している。つまり
同期運転時にはダイオ−ドDにV=2Eの電圧が印
加され励磁巻線4に電流が流れるようになる。このダイ
オ−ドDによって流れる電流は直流分と交流分とが一
般的に流れると考えられるが、直流分と交流分に分けて
説明する。
【0022】まず図4にダイオ−ドDによる整流電流
の直流分Iを示した。次にこの直流分Iによって励磁巻
線4に作られる磁束を考える。直流分の通路は図4のと
おりであり、この電流Iによって磁束φを生じるものと
すると、まず励磁巻線4のa,b,c各相の巻線のIに
よってできる磁束Φはa,b,c巻線が3相に巻装され
ていることから、a相の磁束φを基準にとり各相の磁束
は空間的に2極で考えると図5(a)のようになり、こ
れが直列に接続されているので合成磁束Φは
【0023】
【数3】 となる(図5(b))。
【0024】従って直流分Iによってできる励磁巻線の
磁束Φは図4のようになる。この磁束Φは静止磁界であ
るから、回転子が回転すると、磁束によって回転子に起
電力が図1の電圧eのように生じる。
【0025】さて、前述の静止磁界によって回転子巻線
6に電圧eを誘起すると、回転子巻線6にはダイオ−ド
,Dを通じて整流された電流が流れ、回転子巻線
6は直流分で励磁されて磁極を形成し、主巻線3の回転
磁界に引かれて回転子が同期速度に至るものとなる。
【0026】次に図4のダイオ−ドDに流れる整流電
流の交流分について見ると、この交流分をiとするとi
は図6のように流れている。このように励磁巻線4に流
れる交流電流iが主巻線3に補償電流i’を流すと仮定
すると、中性点0においてキルヒホツフの電流則が
【0027】
【数4】 となって成立しない。したがって主巻線3には励磁巻線
4に流れる交流分iの補償電流i’は流れないことにな
る。すなわち主巻線3と励磁巻線4の間の交流電流によ
る干渉はないということになる。結果的に励磁巻線4
は、大きい励磁インダクタンスを仮想的に有しこの仮想
励磁インダクタンスを通じて交流分iが流れるように作
用していることになる。
【0028】さて従来、固定子巻線3の回転磁界によっ
て励磁巻線4に誘起する電圧は、前述のように励磁巻線
4のダイオ−ドDを通じて流れ、整流されて静止磁界
を作るが、同時に交流分の電流も存在し、この電流は逆
に固定子巻線3に補償電流を流すことになっていた。し
かも補償電流は固定子に流れる電流に加わって固定子側
の容量アップを余儀なくされ、力率低下を招く原因とな
っていた。
【0029】本発明によると、励磁巻線4をダイオ−ド
を介して直列に結線するようにしたので、励磁巻線4に
よる交流分電流は、固定子への影響を無視できる程に抑
制されて、従来大きなリアクタンスを必要としていた同
期電動機から固定子側に影響のない直流励磁回路とする
ことが可能となった。
【0030】ところで前述のダイオ−ドDをサイリス
タで構成することにより励磁巻線の励磁電流を制御する
ことが可能となり、この場合、励磁電流を制御すること
により静止磁界を制御することができる。
【0031】ところで、本発明の同期電動機は、この構
成において回転子を他の駆動源によって回転させること
によって発電機として利用可能である。
【0032】
【発明の効果】以上の構成から本発明の同期電動機は、
直流電源、またブラシを必要としないから、その構造や
構成が簡単となるだけでなく、励磁巻線に流れる電流に
誘起して流れる固定子主巻線の補償電流の影響を抑制す
ることができたので、電動機力率改善に大きく貢献でき
るものである。
【0033】以上のようにブラシがなく複雑な構成を必
要としないから、保守点検が容易で信頼性も高く、同期
トルクの大きい同期電動機の提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の同期電動機による実施例の固定子と回
転子の巻線部分だけを抜きだして示した図である。
【図2】主巻線と励磁巻線との間の誘起電圧を示した図
である。
【図3】励磁巻線に誘起される電圧のベクトル図であ
る。
【図4】同期運転時の励磁巻線の電流と静止磁束を示す
図である。
【図5】同期運転時における、励磁巻線の各巻線の磁束
の合成を示すベクトル図である。
【図6】励磁回路の交流分電流と主巻線の補償電流を示
す固定子の巻線部分だけを抜きだした図である。
【符号の説明】
1 固定子側 2 回転子側 3 主巻線 4 励磁巻線 5 三相交流電源 6 回転子巻線 7 励磁回路 D ダイオ−ド D ダイオ−ド D ダイオ−ド

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転子コアに三相の回転子巻線を設けて
    三相スタ−結線すると共に該回転子巻線の2つ線間にダ
    イオ−ドを接続した回転子と、前記回転子コアに対向し
    て周設した固定子コアを有し、該固定子コアに三相スタ
    −結線にした主巻線を巻装して三相電源に接続した固定
    子と、前記固定子の主巻線の同一相にそれぞれ巻線を設
    け、該巻線を固定子の回転磁界により各巻線に誘起する
    電圧の総和が零にならないように直列結線して励磁巻線
    とし該励磁巻線の端子を整流素子を介して接続した励磁
    回路とにより構成したことを特徴とする同期電動機。
JP6301493A 1993-02-26 1993-02-26 同期電動機 Pending JPH06253513A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6301493A JPH06253513A (ja) 1993-02-26 1993-02-26 同期電動機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6301493A JPH06253513A (ja) 1993-02-26 1993-02-26 同期電動機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06253513A true JPH06253513A (ja) 1994-09-09

Family

ID=13217049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6301493A Pending JPH06253513A (ja) 1993-02-26 1993-02-26 同期電動機

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JP (1) JPH06253513A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004086594A1 (fr) * 2003-03-26 2004-10-07 Zhengfeng Zhu Moteur a reluctance de type polarisation magnetique a raccordement etoile-triangle
JP2012513184A (ja) * 2008-12-18 2012-06-07 シマー エンジニアリング リミテッド 軸方向磁束モータおよびジェネレータアセンブリ
JP2016046876A (ja) * 2014-08-21 2016-04-04 スズキ株式会社 回転電機

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