JPS5822958B2 - 誘導電動機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はサーボ性が特に優れた誘導電動機に関するもの
である。

誘動電動機の制御方式として、電動機電流を励磁成分電
流（無効成分）とこれと直交する起磁力を発生する電機
子電流分（トルク成分）とに分解してベクトル制御する
、いわゆるトランスベクトル制御、あるいは定スリツプ
制御など、周波数を最適制御して誘導機を直流機なみに
速度制御する技術が開発されてきた。

しかし、通常の誘導機はただ１組の固定子巻線しか持っ
ておらず、これにベクトル制御を適用する場合には、励
磁成分電流とトルク成分電流とのベクトル和に相当する
電流を流している。

この方式を例えば１ミリ秒程度の加減速性能が要求され
る高密度の磁気記憶装置を７駆動するサーボモータとし
て用いられる誘導機に適用するのは適当でない。

というのは、この種のサーボモータでは良好なサーボ性
能を得るために慣キモーメントを極度に小さくする必要
があり、そのため通常の誘導機に比べて数倍も大きな空
隙を持たせなければならず、したがって、それだけ大き
な励磁電流を流すことが必要になるからである。

つまり、大きな励磁電流を流し得る大電流用励磁巻線は
漏れインダクタンスが大きくなり、一つの固定子巻線に
励磁成分電流とトルク成分電流を一緒に流すのでは、ト
ルク成分電流が大きな漏れインダクタンスの影響を大き
く受け、サーボモータとして始動・停止を頻繁に繰返す
場合、トルク成分電流の応答が著しく悪くなってしまう
ので実用的でないのである。

大きな漏れインダクタンスによる太きなリアクタンス電
圧降下を補償するために高電圧電源を用いることも考え
られるが、それでは電源容量が犬きくなってしまう。

本発明はこの点を考慮してなされたもので、加減速性の
優れた、直流機なみの速度制御性能を有する誘導電動機
を提供することを目的とするものである。

この目的を達成するために本発明は、スロットを有する
固定子鉄心と、この固定子鉄心のスロットの底部に収納
した励磁巻線と、前記スロットに空隙に面して収納した
電機子巻線と、前記固定子鉄心と空隙を隔てて対向する
磁路閉成鉄心と、前記空隙中を回転し得るように支承さ
れた導電性薄板からなる回転子とを備え、前記回転子の
平均回転数に滑り分を加えた周波数の励磁成分電流を前
記励磁巻線に供給し、前記励磁巻線による起磁力と直交
する起磁力を発生するようなトルク成分電流を前記電機
子巻線に供給してベクトル制御を行うようにした誘導電
動機を構成したものである。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明をさらに詳細
に説明する。

第１図の誘導電動機においては、円筒状の固定子鉄心１
の内周側に設けられたスロット２の底部に励磁巻線３が
収納され、励磁巻線３に重ねて空隙に面するように電機
子巻線４が収納されている。

固定子鉄心１の内側には環状の空隙ｇを隔てて円筒状の
磁路閉成鉄心５が同心的に対向配置されている。

空隙ｇの中を回転し得るように軽量のカップ状回転子６
が支承されている。

回転子６は導電性薄板から成り、その材質としては、比
重が小さく導電率の大きなことからアルミニウムまたは
アルミニウム系合金が好ましい。

この電動機は慣性モーメントを小さくするために軽量の
カップ状回転子６を用いる。

そのため、磁気空隙が通常の誘導電動機の数倍になり、
それに応じて励磁電流も数倍に増大する。

この大きな励磁電流を流すためスロット２の断面積を大
きくして大電流用励磁巻線３を収納し得るようにしてい
る。

ところが一方では、このような設計をするとすでに述べ
たように巻線の漏れインダクタンスが大きくなる。

このような巻線に励磁電流のみならずトルク成分電流を
流すと、トルク成分電流の変化は速いので、大きなりア
クタンス電圧降下を補償するため大きな電圧を必要とし
、またそのため電源装置、例えばパワーコンバータの容
量が増大する。

そこで、本発明に従い、トルク成分電流のみを専門に流
す巻線すなわち電機子巻線４を空隙に近い所に別設して
いる訳である。

滑り周波数の急激な変化はあっても励磁電流の変化は連
続的であるので、ベクトル制御にあたり、ベクトル位相
の急激な変化は必要よしない。

これに対し、トルク成分電流は位相の急変が必要である
。

これは、磁束の変化は連続的でなければならないからで
ある。

さらに本発明の電動機においては、トルク成分電流を流
す電機子巻線４、回転子６すなわち二次巻線導体とが接
近しているので、両者の磁気結合が良く、二次漏れ磁束
が少ない。

二次漏れ磁束が少ないと、トルクの線形範囲が広くなり
、サーボモータとしての適応性が向−ヒするのである。

第２図に示すように励磁巻線３には第１のインバ・−夕
７から励磁成分電流’ｍが供給され、電機子巻線４には
第２のインバータ８からトルク成分電流！ｅが供給され
る。

励磁電流’ｍによる起磁力ベクトルの軌跡は、第３図に
示すように、回転子６の平均回転数（通常の磁気記憶装
置であれば５００ｒｐｍ程度）に滑りを加えた回転数で
、ゆっくり円弧を画いて回転せしめられ、この−七にパ
ルス状トルク成分電流Ｉｅによる起磁力ベクトルが、ａ
−ｂ−ｃ 、 ａ ’ −ｂ ’−ｃ ’というふうに
乗っていることになる。

すでに述べたように、電機子巻線４は空隙に面している
ため、インダクタンスを極く小さくすることができるか
ら、パルス状電流を流す制御電源の容量は小さくてすみ
、スペース節減、コスト低下に役立つ。

一方、励磁巻線３は電機子巻線４のインダクタンスとは
無関係に起磁力を大きくとれるので、空隙磁束密度を充
分大きくすることができる。

また高速連続運転時は、励磁巻線電流１ｍのみの制御で
、定出力的速度制菌が可能である。

アルミニウムなどからなるカップ状回転子は慣性が極く
小さく、電機子巻線４にパルス状の大電流を流すことに
より、１ミリ秒程度で０から全速までの急加速、あるい
はこの逆の急停止の要求も充分に満たすことが可能とな
る。

以上のように、本発明による誘導電動機は、固定子巻線
を励磁巻線と電機子巻線とに分け、励磁巻線はスロット
底部に充分に収納して空隙磁束密度を充分大きくできる
ようにするとともに、電機子巻線は空隙に面して収納す
ることにより、インダクタンスを極度に小さくして、ト
ルク成分電流ｉｏの立上りを速くシ、さらにアルミニウ
ムのような導電性薄板からなる軽量のカップ状回転子の
採用により、ブラシレスでありながら、高性能の直流機
に代わって高密度磁気記憶装置の駆動のような高級サー
ボ制御も可能となる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による誘導電動機の一実施例の横断面図
、第２図は第１図の誘導電動機の制御回路の接続図、第
３図は同誘導電動機の起磁力ベクトル図である。 １・・・固定子鉄心、２・・・スロット、３・・・励磁
巻線、４・・・電機子巻線、５・・・磁路閉成鉄心、６
・・・回転子、７・・・第１のインバータ、８・・・第
２のインバータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スロットを有する固定子鉄心と、この同定子鉄心の
   スロットの底部に収納した励磁巻線と、前記スロットに
   空隙に面して収納した電機子巻線と、前記固定子鉄心と
   空隙を隔てて対向する磁路閉成鉄心と、前記空隙中を回
   転し得るように支承された導電性薄板からなる回転子と
   を備え、前記回転子の平均回転数に滑り分を加えた周波
   数の励磁成分電流を前記励磁巻線に供給し、前記励磁巻
   線による起磁力と直交する起磁力を発生するようなトル
   ク成分電流を前記電機子巻線に供給してベクトル制御を
   行うようにした誘導電動機。