JPS6137875B2 - - Google Patents
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- JPS6137875B2 JPS6137875B2 JP52013739A JP1373977A JPS6137875B2 JP S6137875 B2 JPS6137875 B2 JP S6137875B2 JP 52013739 A JP52013739 A JP 52013739A JP 1373977 A JP1373977 A JP 1373977A JP S6137875 B2 JPS6137875 B2 JP S6137875B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、固体スイツチ回路を用いたインバ
ータから交流巻線に給電する固体コミユーテータ
電動機装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a solid state commutator motor device that supplies power to AC windings from an inverter using a solid state switch circuit.
従来より無整流子電動機、サイリスタ電動機あ
るいはインバータ給電誘導電動機など各種の交流
電動機と固体式交流給電装置との組み合せによる
電動機装置がある。これらは、固体スイツチ素子
群をコミユーテータとする固体コミユーテーテイ
ング電動機である。特に、同期電動機や誘導電動
機と電流源タイプのコンバータとの組み合せ方式
は、電動運転と回生制動運転とを経済的に実行で
きるので“無整流子電動機”、“電流形可変周波数
インバータ”などと呼ばれてよく知られている。 BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, there have been motor devices that combine various types of AC motors, such as non-commutator motors, thyristor motors, or inverter-fed induction motors, with solid-state AC power supply devices. These are solid state commuting motors whose commutator is a group of solid state switch elements. In particular, systems that combine synchronous motors or induction motors with current-source type converters are called "non-commutator motors" or "current-source variable frequency inverters" because they can economically perform electric operation and regenerative braking operation. It is well known.
第1図a,bは従来のインバータ式固体コミユ
ーテータ電動機の接続図を各々示すものである。
図において、P,Nは直流入力端子、4は平滑リ
アクトル、300はブリツジ接続された固体コミ
ユーテータ(インバータ)、100は交流電動機
の交流巻線である。第1図aは3相式、第1図b
は6相式の例を示しているが、従来の交流電動機
の交流巻線はこのような3相又は6相になつてお
り、従つて固体コミユーテータ300も3相ブリ
ツジ又は6相ブリツジ接続された固体スイツチか
らなる。特に実用されているものは第1図aの3
相交流巻線と3相ブリツジとの組み合せである。
しかし、この交流巻線は第1図cに示すような内
部結線を有しており、逆位相の巻線対U,,
V,,W,を各々直列接続して各相を形成し
見かけ上は3相だが内部は6相構造を持つ。さら
にその巻線導体の断面空間分布領域を図示すると
第1図dのようになつており、1相分の導体分布
領域は電気角π/3にしU,V,W,,,
の6組のコイルグループを備え、U′,V′,W′,
,′,′で示すリターン導体分布域を有して
いる。このように各コイルのコイルピツチは短節
にすることが多くなるが、短節巻きではリターン
導体が電気角πだけズレた位置にはこなくなる。 FIGS. 1a and 1b show connection diagrams of a conventional inverter type solid state commutator motor, respectively.
In the figure, P and N are DC input terminals, 4 is a smoothing reactor, 300 is a bridge-connected solid state commutator (inverter), and 100 is an AC winding of an AC motor. Figure 1a is 3-phase type, Figure 1b
shows an example of a 6-phase type, but the AC windings of conventional AC motors are 3-phase or 6-phase, so the solid state commutator 300 is also connected in a 3-phase bridge or a 6-phase bridge. Consists of a solid state switch. The one that is particularly in practical use is 3 in Figure 1 a.
It is a combination of a phase current winding and a three-phase bridge.
However, this AC winding has an internal connection as shown in Fig. 1c, and the winding pairs U, . . .
V, W, are connected in series to form each phase, and although it looks like three phases, it has an internal six-phase structure. Furthermore, the cross-sectional spatial distribution area of the winding conductor is illustrated as shown in Figure 1d, and the conductor distribution area for one phase is set at an electrical angle of π/3 and is U, V, W, .
Equipped with 6 coil groups, U′, V′, W′,
It has a return conductor distribution area indicated by , ′, ′. In this way, the coil pitch of each coil is often set to short knots, but with short pitch winding, the return conductor does not come to a position shifted by an electrical angle π.
結局第1図aの3相接続は、電動機にとつては
実質的に6相巻線構造を有しており、第1図bの
6相接続と同等の巻線手間を要することになる。 After all, the three-phase connection shown in FIG. 1a essentially has a six-phase winding structure for the motor, and requires the same amount of winding effort as the six-phase connection shown in FIG. 1b.
又、固体コミユーテータについてみると、第1
図aでは1サイクルに6回転流する。第1図bは
正側固体スイツチ3ap〜3fpの内の1つと負側
固体スイツチ3aN〜3fNの内の1つ、例えば3
apと3dNとが同時に導通制御される。そして、
交流巻線についてみるとUと,Vと,Wと
は各々同時に転流し、結局この6相接続も1サイ
クルに6回転流する。電動機としての特性及び巻
線構造は結局第1図aもbも同等であつて、6相
は相数を2倍にした利点を持つていない。そし
て、このような従来の固体コミユーテータ電動機
は、固体スイツチの直列接続数が少ないため高圧
化しにくく、又並列接続が多いので一体化しにく
い欠点があつた。 Also, regarding the solid commutator, the first
In figure a, the flow rotates six times in one cycle. FIG. 1b shows one of the positive solid state switches 3ap to 3fp and one of the negative solid state switches 3aN to 3fN, e.g.
Conduction of ap and 3dN is controlled simultaneously. and,
Regarding the AC winding, U, V, and W are all commutated at the same time, and after all, this six-phase connection also has six rotations in one cycle. In the end, the motor characteristics and winding structure are the same in Figures 1a and 1b, and the 6-phase motor does not have the advantage of doubling the number of phases. Such conventional solid state commutator motors have the disadvantage that the number of solid state switches connected in series is small, making it difficult to increase the voltage, and since there are many parallel connections, it is difficult to integrate them.
この発明は、従来のこのような欠点を解決しよ
うとするもので、その目的とするところは高圧電
源にて使用しやすく、かつ固体スイツチ回路が電
動機に一体化した固体コミユーテータ電動機装置
を提供するものである。 This invention attempts to solve these conventional drawbacks, and its purpose is to provide a solid-state commutator motor device that is easy to use with a high-voltage power source and in which a solid-state switch circuit is integrated into the motor. It is.
以下、この発明の詳細を実施例にもとずいて説
明する。 The details of this invention will be explained below based on examples.
第2図aはこの発明による固体コミユーテータ
電動機装置の一実施例の接続図である。図におい
て、100は各相巻線間が開離された第1相交流
巻線101〜第m相交流巻線10mを有する電動
機の電機子巻線、200は直軸界磁巻線201及
び横軸界磁巻線(補償巻線ともいう)202とか
らなる電動機の界磁である。電機子巻線100は
電動機の固定子に、界磁200は回転子に各々巻
くと、スリツプリングが少なくなり、又ブラシレ
スにする上で有利である。50は直軸界磁巻線2
01に電流を通電させるための直軸励磁電源、6
0は直流入力電路の電流に比例した電流値で且つ
可逆極性に直流電流を横軸界磁巻線202に通電
させるための横軸励磁手段である。7はこの比例
した電流値を供給するための電流検出器である
が、この方法のほかにも直接直流入力電路に直列
に挿入することもできる。 FIG. 2a is a connection diagram of an embodiment of the solid state commutator motor device according to the invention. In the figure, 100 is an armature winding of a motor that has a first phase AC winding 101 to a m-th phase AC winding 10 m with each phase winding separated, and 200 is a direct axis field winding 201 and a horizontal field winding 201. The field of the electric motor is composed of an axial field winding (also referred to as a compensation winding) 202. If the armature winding 100 is wound around the stator of the motor, and the field 200 is wound around the rotor, slipping will be reduced and it will be advantageous to make the motor brushless. 50 is the direct axis field winding 2
Direct axis excitation power supply for supplying current to 01, 6
0 is a horizontal axis excitation means for supplying a DC current to the horizontal axis field winding 202 with a current value proportional to the current of the DC input circuit and with reversible polarity. Reference numeral 7 denotes a current detector for supplying this proportional current value, but in addition to this method, it can also be directly inserted in series in the DC input circuit.
各相交流巻線101〜10mは各相開離して個
別に端子a,〜m,を有し、相数mは3以上
との多相(3、4、5、6、7…………が望まし
い。上記図において電機子巻線100Aは5相の
例を示してあるが、第2図bのように3相、第2
図cのように7相にでき、この他偶数相数にする
こともできる。 Each phase AC winding 101 to 10m has terminals a, to m, separated from each other, and the number of phases m is a polyphase of 3 or more (3, 4, 5, 6, 7... In the above figure, the armature winding 100A has five phases, but as shown in FIG.
It can have seven phases as shown in Figure c, and it can also have an even number of phases.
固体コミユーテータ回路300は、4個の固体
スイツチ3ap,3an,3p,3nからなる
ブリツジ接続体31a〜31mを1組としてこれ
を相数組備えている。各ブリツジ接続体31a〜
31mの交流端子a,〜m,には各々各相の
交流巻線101〜10mを接続し、交流端子は直
列接続して直流入力端P′,N′に接続する。直流入
力端P′と直流入力端子Pとの間にはフイルタリア
クトル4と前記の電流検出器7が直列に接続して
ある。1組のブリツジ接続体については、固体ス
イツチ3apと3n又は3anと3pは各々同
時に点弧するかあるいは所定の位相差を持つて導
通制御する。他の相の組も同様で順次2π/m
(偶数相数ではπ/m)だけ位相差を持つて導通
制御する。これらの点弧は界磁200の回転に応
じて動作する回転位置検出分配器400およびこ
れにより制御される導通制御手段500で行なわ
れる。 The solid state commutator circuit 300 includes a number of phase sets of bridge connectors 31a to 31m each consisting of four solid state switches 3ap, 3an, 3p, and 3n. Each bridge connection body 31a~
AC windings 101-10m of each phase are connected to the AC terminals a, -m of 31m, respectively, and the AC terminals are connected in series and connected to the DC input terminals P', N'. A filter reactor 4 and the current detector 7 are connected in series between the DC input terminal P' and the DC input terminal P. For one set of bridge connections, the solid-state switches 3ap and 3n or 3an and 3p are activated simultaneously or are controlled to conduct with a predetermined phase difference. Similarly, other phase groups are sequentially 2π/m
Conduction is controlled with a phase difference of (π/m for even phase numbers). These ignitions are performed by a rotational position detection distributor 400 that operates according to the rotation of the field 200 and a conduction control means 500 that is controlled thereby.
同時点弧導通制御法の場合は、3相では1サイ
クル当り6回転流し、5相では10回、7相では14
回、m相では2m回転流する。5相の電機子巻線
100Aを使用した例の動作波形図を第3図に示
す。図において、イは区間番号、ロ〜ヘは第1相
電流i1〜第m相(第5相)電流inである。波形
の実線は重り角Uがπ/mより小さい場合を示し
ている。点線は重り角Utがπ/mより大きい場
合を示し、その1個の相のみが転流している期間
と他の相の転流が重複している期間が存在す
る。重り角が大きくなると複数相の転流の重複が
増加する。重り角が大きい程電動機のトルク脈動
が小さくなるが、この実施例のように単相として
転流させると、単相では理論的には180度の重り
角まで許容できるため、重り角を大きくしてトル
ク脈動を軽減するのに極めて好適であり効果があ
る。 In the case of the simultaneous spark conduction control method, 6 rotations per cycle for 3 phases, 10 times for 5 phases, and 14 rotations for 7 phases.
In the m phase, the flow rotates 2 m. FIG. 3 shows an operating waveform diagram of an example in which a 5-phase armature winding of 100 A is used. In the figure, A indicates the section number, and B to F indicate the first phase current i 1 to the m-th phase (fifth phase) current in . The solid waveform line indicates the case where the weight angle U is smaller than π/m. The dotted line indicates the case where the weight angle Ut is larger than π/m, and there is a period in which only one phase is commutated and a period in which the commutation of other phases overlaps. As the weight angle increases, the overlap of multiple phase commutation increases. The larger the weight angle, the smaller the torque pulsation of the motor, but if the commutation is performed as a single phase as in this example, theoretically a weight angle of 180 degrees can be tolerated in a single phase, so increasing the weight angle will reduce the torque pulsation of the motor. This is extremely suitable and effective for reducing torque pulsation.
位相差を設ける導通制御法では、ブリツジ接続
体の対辺固体スイツチ間の導通制御に位相差を設
けるわけであるが、この位相差をm相でπ/2m
にすると1サイクル当りの転流回数は4m回にな
り2倍になる。3相の電機子巻線100Bを使用
した例の動作波形図を第4図に示す。図におい
て、イは区間番号、ロ〜ニは第1相電流i1〜第m
相(第3相)電流inである。第1相分におい
て、固体スイツチ3apと3nとの間にδの点
弧位相差を設け、固体スイツチ3anと3pと
の間にδの点弧位相差を設けると、一度巻線電流
が零になり、次に先行点弧からδだけ位相が遅れ
て転流を完了する。この方法だと、転流回数を倍
増させることができ、電動機のトルク脈動はさら
に大きく軽減される。なお、U1,U2は重り角で
ある。 In the conduction control method that provides a phase difference, a phase difference is provided for conduction control between solid switches on opposite sides of the bridge connection body, and this phase difference is set to π/2m for the m phase.
In this case, the number of commutations per cycle becomes 4m times, which is twice as many. FIG. 4 shows an operating waveform diagram of an example in which a three-phase armature winding 100B is used. In the figure, A is the section number, B to N are the first phase current i 1 to mth
The phase (third phase) current in is. In the first phase, if a firing phase difference of δ is provided between the solid state switches 3ap and 3n, and a firing phase difference of δ is provided between the solid state switches 3an and 3p, the winding current once becomes zero. Then, commutation is completed with a phase delay of δ from the preceding firing. With this method, the number of commutations can be doubled, and the torque pulsation of the electric motor can be further reduced. Note that U 1 and U 2 are weight angles.
次に、7相の電機子巻線100Cを使用した例
で交流巻線の導体分布断面の分布領域を第5図a
にて説明する。図において、第1相巻線101は
黒塗部で示した第1層導体分布帯Aと斜線部で示
した電気角πへだてた第2層導体分帯とに埋設
される各々の導体群をコイル辺として、コイル又
はコイル群を形成する。これら導体群の1相当り
分布帯幅は電気角2π/mである。第2相〜第m
相(第7相)巻線も、第1層導体分布帯B〜Gと
第2層導体分布帯〜に各々コイル辺が分布す
る。各巻線のコイルのコイルピツチはほぼπで、
少くともπ/5以上にする。これにより、第2、
第4、第6などの偶数次空間高調波磁束の発生を
防止することができる。この実施例では1相当り
分布帯幅は2π/mであるが、π/mにすること
もできる。この場合は1相分が2組に分かれるの
でこれを直列又は並列に接続する。π/mの場合
は内部巻線構造上2倍の相数とし、即ち偶数の相
数の巻線にすることにより、空間高調波を除去で
きる。これに対して2π/mの場合は1相分のコ
イルピツチを約電気角πにすることによつてこれ
を防止しており、内部構造上の相数を2倍にする
必要がなくなり内部巻線構造が簡単になる。 Next, in an example using a 7-phase armature winding of 100C, the distribution area of the conductor distribution cross section of the AC winding is shown in Figure 5a.
It will be explained in. In the figure, the first phase winding 101 has conductor groups buried in the first layer conductor distribution zone A shown in black and in the second layer conductor distribution zone A shown in diagonal lines at an electrical angle of π. A coil or a group of coils is formed as a coil side. The distribution band width per one of these conductor groups is 2π/m in electrical angle. 2nd phase ~ mth phase
The phase (seventh phase) winding also has coil sides distributed in the first layer conductor distribution bands B to G and the second layer conductor distribution band. The coil pitch of each winding is approximately π,
Make it at least π/5 or more. As a result, the second
Generation of even-numbered spatial harmonic magnetic fluxes such as the fourth and sixth orders can be prevented. In this embodiment, the distribution band width per unit is 2π/m, but it can also be set to π/m. In this case, one phase is divided into two sets, which are connected in series or in parallel. In the case of π/m, spatial harmonics can be removed by using twice the number of phases due to the internal winding structure, that is, by using windings with an even number of phases. On the other hand, in the case of 2π/m, this is prevented by making the coil pitch for one phase approximately the electrical angle π, which eliminates the need to double the number of phases in the internal structure, and the internal winding The structure becomes simpler.
この交流巻線の展開図を第5図bに示す。図に
おいて、実線コイル辺群は第1層導体群、点線コ
イル辺群は第2層導体群であり、各々電機子のス
ロツトの上層又は下層に埋設する。実線辺からの
コイルリードXを電流の入口とすると点線辺から
のコイルリードは出口である。この拡大図を同
図右の円内に示す。互いに隣り合うコイルのコイ
ルリードX,は接続し、電気角2π/m(偶数
相数ではπ/m)だけへだてたリード対は各々外
部端子a,〜m,へ接続する。さらに電気角
2π分は極対数だけ並列又は直列に接続する。こ
れについては後述の第6図で詳細に説明する。第
5図bで示した重ね巻のほかに、波巻き法を用い
ることもできる。この波巻き法では、1対のコイ
ルの出口を電気角2πへだてたコイルの入口へ接
続し、順次他の極対のコイルに直列接続されて、
全周を毎極毎相スロツト数だけ周回して1相分を
形成する。毎極対スロツト数だけ周回して全相が
形成される。各相巻線は開離してリードアウトす
る点は第5図bの例と同じである。尚第5図bは
毎コイル辺の導体数が1本であるように描いてあ
るが、複数本(複数ターン)にすることができ
る。 A developed view of this AC winding is shown in FIG. 5b. In the figure, the solid line coil side group represents the first layer conductor group, and the dotted line coil side group represents the second layer conductor group, which are respectively buried in the upper or lower layer of the armature slot. If the coil lead X from the solid line side is the current inlet, the coil lead from the dotted line side is the outlet. This enlarged view is shown in the circle on the right side of the figure. Coil leads X of adjacent coils are connected, and pairs of leads separated by an electrical angle of 2π/m (π/m for even phase numbers) are connected to external terminals a, to m, respectively. Further, the electrical angle of 2π is connected in parallel or in series for the number of pole pairs. This will be explained in detail in FIG. 6 below. In addition to the lap winding shown in FIG. 5b, a wave winding method can also be used. In this wave winding method, the outlet of a pair of coils is connected to the inlet of a coil oriented at an electrical angle of 2π, and then connected in series to the coils of other pole pairs.
One phase is formed by rotating the entire circumference by the number of slots for each pole and phase. All phases are formed by rotating the number of slots for each pole pair. The point that each phase winding is separated and led out is the same as the example shown in FIG. 5b. Although FIG. 5b shows one conductor on each coil side, it is possible to have multiple conductors (multiple turns).
このように毎相巻線の導体分布帯幅を2π/m
にすることにより、毎相毎極スロツト数が多くな
りスロツトリツプルが減少する。又コイルのコイ
ルピツチをπ/5以上にすることにより空間高調
波も少なくなる。内部巻線構造上の相数が外部回
路の相数と等しくなり、巻線が簡単になる。 In this way, the conductor distribution band width of each phase winding is set to 2π/m.
By increasing the number of slots per pole per phase, the slot ripple is reduced. Also, by setting the pitch of the coil to π/5 or more, spatial harmonics are also reduced. The number of phases on the internal winding structure is equal to the number of phases on the external circuit, simplifying the winding.
なお、第5図aに示した回転子巻線の201,
202は各々直軸界磁巻線及び横軸界磁巻線で、
そのコイル導体の分布範囲を表わし、4相以上で
は直軸界磁巻線201の分布幅θFは横軸界磁巻
線202のそれとほぼ等しいか又は小さくてもよ
い。これにより、有効トルク発生領域が広くなる
特徴を有し、電動機の小形化をし易い。 Note that the rotor windings 201 and 201 shown in FIG.
202 are a direct axis field winding and a horizontal axis field winding, respectively;
It represents the distribution range of the coil conductor, and for four or more phases, the distribution width θ F of the direct-axis field winding 201 may be approximately equal to or smaller than that of the horizontal-axis field winding 202. This has the feature that the effective torque generation area becomes wider, and it is easier to downsize the electric motor.
次に第6図aは、第5図bで示したような交流
巻線の展開図をさらに略記して回路記号表現にし
た空間周方向配置図である。3相の電機子巻線で
4極対の電動機の例を示してある。各相巻線10
1-1〜10m-1〜101-4〜10m-4は円周分布
しており、この円周分布に合せて固体コミユーテ
ータ回路300a,300b,300c,300
dを略々円周分布配置にする。この1相当り分布
帯幅が2π/mの重ね巻きの本例では、交流巻線
と固体コミユーテータ回路の接続ブロツク(グル
ープ又は単位)の最大ブロツク数は極対数(本例
では4個)だけ設けることができるが、π/mの
重ね巻きでは極対数又は極数だけ、又波巻きでは
1個設けることができる。上記最大ブロツク数内
で適宜にブロツク数を減数できる。サイリスタや
電力トランジスタなどの固体スイツチは機械構造
的に全数直列とし且つ電気的に2並列接続として
組むことができる。又機械的に直列2並列にする
こともでき、この例を第6図bに示す。尚第6図
aのブラツクボツクスは第6図bを含むものを意
味し、電気回路では第6図aのサイリスタ記号群
(3ap,3p…………)の1ブロツク分のこと
である。一般に、固体スイツチは平板状のものが
多く、第1図で示した従来のものは並列接続なの
でスペースをとるが、上記に説明した直列接続の
固体スイツチは積み重ねて構成できるので小形に
まとめることができる。この他固体コミユーテー
タ回路を交流巻線の円周分布に容易に配置し電動
機に一体化することができる。第6図bの直列構
造は、フラツト形(平形)固体スイツチ素子の直
列スタツクを示したものであるが、絶縁スペーサ
を介在させつつ積層された板、条又は塊状フイン
などに固体スイツチ素子を取付けた構造にするこ
ともできる。 Next, FIG. 6a is a spatial circumferential layout diagram in which the developed view of the AC winding as shown in FIG. 5b is further abbreviated and expressed as a circuit symbol. An example of a motor with 4 pole pairs and a 3-phase armature winding is shown. Each phase winding 10
1 -1 ~ 10m -1 ~ 101 -4 ~ 10m -4 are circumferentially distributed, and the solid commutator circuits 300a, 300b, 300c, 300 are arranged in accordance with this circumferential distribution.
d is approximately distributed around the circumference. In this example of overlapping winding with a distribution band width of 2π/m per unit, the maximum number of connection blocks (groups or units) between the AC winding and the solid state commutator circuit is the number of pole pairs (four in this example). However, in the case of π/m lap winding, only the number of pole pairs or the number of poles can be provided, and in the case of wave winding, one pole can be provided. The number of blocks can be reduced as appropriate within the above maximum number of blocks. Solid state switches such as thyristors and power transistors can be assembled mechanically in series and electrically in two parallel connections. It is also possible to mechanically connect two in series and in parallel, an example of which is shown in FIG. 6b. The black box in FIG. 6a means that which includes FIG. 6b, and in the electric circuit, it corresponds to one block of the thyristor symbol group (3ap, 3p...) in FIG. 6a. In general, many solid-state switches are flat-plate-shaped, and the conventional switch shown in Figure 1 is connected in parallel, which takes up space, but the series-connected solid-state switches described above can be stacked, so they can be made compact. can. In addition, solid state commutator circuits can be easily arranged in the circumferential distribution of the AC windings and integrated into the electric motor. The series structure in Figure 6b shows a series stack of flat solid state switch elements, but the solid state switch elements may be attached to stacked plates, strips, or block fins with insulating spacers interposed. It is also possible to have a different structure.
以上、第2図aに示した実施例をベースに各実
施例について説明したが、この第2図aにおい
て、界磁など回転子200の他の実施例について
説明する。第7図aは誘導電動機として使用した
場合の回転子の例で、カゴ形導体203を備えて
いる。このとき電機子巻線100は一次固定子巻
線となる。又第7図bは、巻線形誘導電動機の回
転子の例で、一次巻線204U,204V,20
4Wを設けたもので、これを回転子に設けること
ができる。固体コミユーテータ回路300に接続
される交流巻線は二次巻線(固定子)になる。 Each embodiment has been described above based on the embodiment shown in FIG. 2a, but other embodiments of the rotor 200, such as a field magnet, will be described in FIG. 2a. FIG. 7a shows an example of a rotor used as an induction motor, and is equipped with a cage-shaped conductor 203. At this time, the armature winding 100 becomes the primary stator winding. FIG. 7b shows an example of a rotor of a wound induction motor, with primary windings 204U, 204V, 20
4W, which can be installed in the rotor. The AC winding connected to the solid state commutator circuit 300 becomes a secondary winding (stator).
又固体スイツチ3ap〜3nがサイリスタの
ように自己オフ能力がなく且つ内部起電力で転流
できない場合は、ブリツジ接続体31a〜31m
を第8図に示すような回路にして、転流コンデン
サ33a,33bや直列ダイオード34などの強
制転流手段を設けることもできる。 In addition, if the solid state switches 3ap to 3n do not have self-off capability like thyristors and cannot be commutated by internal electromotive force, the bridge connections 31a to 31m
It is also possible to form a circuit as shown in FIG. 8 and provide forced commutation means such as commutation capacitors 33a and 33b and a series diode 34.
次に、この発明の他の実施例を第9図で説明す
る。第9図aはハシゴ形接続体の接続図、第9図
bは各交流巻線を流れる電流及び各固体スイツチ
のオン、オフのタイムチヤート、第9図cは各区
間における通電状態を各々示す。この実施例は、
固体スイツチを4アームのブリツジ接続体に構成
しないで、各アームの直列接続点間毎に各相巻線
を接続したものである。図では、3相の例を示し
ており、交流巻線101,102,103に各々
流れる電流i1,i2,i3の波形を第9図bのイ,
ロ,ハに示す。ニは区間番号、ホは固体スイツチ
32 p,32 n,35 p,35 nの導通基本動作、ヘ
は固体スイツチ36,33の導通基本動作、トは
固体スイツチ31,34の導通基本動作を各々示
す。区間〜に対応する回路状態を第9図cに
示すが、ここで黒塗りのダイオード記号(制御電
極符号省略)は当該区間になつて導通開始した固
体スイツチを、他のダイオード記号(制御電極符
号省略)は当該区間以前から導通している固体ス
イツチを表わしている。このような接続にすると
アーム数が減少されるためコストが安価になると
ともに形状も小形になり効果は大きい。相数が多
くなれば効果はさらに増大する。この実施例と第
2図の実施例の交流巻線の通電幅が異つているた
め、これらを組み合せると異なる基本波成分が含
まれることになり、電流位相種類の豊富化、巻線
相数の豊富化により電動機のトルク脈動を大幅に
軽減することができる。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 9a shows the connection diagram of the ladder-type connection body, Figure 9b shows the current flowing through each AC winding and the ON/OFF time chart of each solid state switch, and Figure 9c shows the energization state in each section. . This example is
The solid state switch is not configured as a four-arm bridge connection body, but each phase winding is connected between the series connection points of each arm. The figure shows a three-phase example, and the waveforms of the currents i 1 , i 2 , i 3 flowing through the AC windings 101, 102, 103, respectively, are shown in FIG.
Shown in b and c. D is the section number, E is the basic conduction operation of the solid state switches 3 2 p , 3 2 n , 3 5 p , 3 5 n , F is the basic conduction operation of the solid state switches 3 6 , 3 3 , G is the solid state switch 3 1 , 3 and 4 basic conduction operations are shown respectively. The circuit state corresponding to the section ~ is shown in Figure 9c, where the black diode symbol (control electrode symbol omitted) indicates the solid state switch that has started conducting in the corresponding section, and the other diode symbol (control electrode symbol is omitted). (omitted) indicates a solid state switch that has been conducting since before the relevant section. This type of connection reduces the number of arms, resulting in lower costs and a smaller size, which is highly effective. The effect will further increase as the number of phases increases. Since the energizing widths of the AC windings in this embodiment and the embodiment in FIG. By increasing the amount of torque, the torque pulsation of the electric motor can be significantly reduced.
以上の各実施例で固体スイツチはサイリスタの
ほかに、トランジスタ、ゲートターンオフサイリ
スタ、これらとダイオードなどの複合された半導
体複合素子を使用できる。又固体スイツチは第6
図bに示した例のように、固体コミユーテータ回
路として使用する電動機の巻線構造や外観側面な
いし背面、上面などに適合する構造配置にするこ
とができる。かかる空間構造配置は電動機の交流
巻線のコイルエンドに隣接する外枠内に装備する
と組立上最も好適である。 In each of the above embodiments, the solid-state switch can use, in addition to a thyristor, a semiconductor composite element such as a transistor, a gate turn-off thyristor, or a combination of these and a diode. Also, the solid switch is the 6th
As in the example shown in FIG. b, the structure and arrangement can be adapted to the winding structure, external appearance, side surface, back surface, top surface, etc. of a motor used as a solid-state commutator circuit. It is most suitable for assembly if such a spatial structure arrangement is provided within the outer frame adjacent to the coil end of the AC winding of the motor.
このように固体スイツチの直列体群からなる固
体コミユーテータ回路はコンパクトに構成できる
ため、電動機本体の側面、背面、上面に装備した
り、外枠内に内蔵させたりできるので構造的にも
簡易になり、冷却系配置の面でも良く、電動機と
の一体化が容易になる。 The solid-state commutator circuit, which consists of a series series of solid-state switches, can be constructed compactly, so it can be installed on the side, back, or top of the motor body, or built into the outer frame, resulting in a simpler structure. This also improves the arrangement of the cooling system and facilitates integration with the electric motor.
以上のようにこの発明の固体コミユーテータ電
動機装置によれば、m相交流巻線を有し且つその
各相巻線間が開離させたm個の単相交流巻線から
なる電動機と、(m+1)個以上の固体スイツチ
を直列接続した第1直列固体スイツチ群と同じく
(m+1)個以上の固体スイツチを直列接続した
第2直列固体スイツチ群とからなり、これらを並
列に接続した固体スイツチ回路と、電動機の回転
子の回転位置に応じて固体スイツチを所定タイミ
ングで導通させる制御手段とから主たる要素が構
成され、上記第1直列固体スイツチ群の順次な直
列接続点と上記第2直列固体スイツチ群の順次な
直列接続点との間に上記各相の交流巻線を各々配
列接続するとともに、固体スイツチ回路は固体ス
イツチを重み積ねた構造にして交流巻線の円周分
布に配置し電動機に一体化したことにより、固体
スイツチを直列接続にして積み重ね構造にしてあ
るために、入力電圧の高圧化および小形化がはか
れ、電動機に容易に一体化でき、冷却系配置もや
りやすくなる等数多くの効果がある。 As described above, according to the solid state commutator motor device of the present invention, the motor includes m single-phase AC windings each having an m-phase AC winding, and each of the phase windings is separated from each other, and (m+1 A solid state switch circuit consisting of a first series solid state switch group in which (m+1) or more solid state switches are connected in series, and a second series solid state switch group in which (m+1) or more solid state switches are connected in series, and these are connected in parallel. , the main element is composed of a control means that conducts the solid state switches at a predetermined timing according to the rotational position of the rotor of the electric motor, and the sequential connection points of the first series solid state switch group and the second series solid state switch group. The AC windings of each phase are arranged and connected between the sequential series connection points of By integrating the solid state switches in series and stacking them, the input voltage can be increased and the size can be reduced, making it easier to integrate into the motor, making it easier to arrange the cooling system, etc. There is an effect.
第1図a,bは従来の固体コミユーテータ電動
機装置の接続図、第1図c,dはその巻線分布
図、第2図aはこの発明の固体コミユーテータ電
動機装置の接続図、第2図b,cは電機子巻線の
他の実施例の説明図、第3図および第4図はその
電流波形のタイムチヤート、第5図a,bは交流
巻線の巻線法に関する細部説明図、第6図aは空
間周方向配置図、第6図bは固体スイツチの構造
説明図、第7図a,bは回転子の他の実施例の説
明図、第8図はブリツジ接続体の他の実施例の接
続図、第9図aは他の実施例の固体コミユーテー
タブロツクの接続図、第9図bはそのタイムチヤ
ート、第9図cは各区間の回路状態図である。
100……電機子巻線、101〜10m……交
流巻線、200……界磁、201……直軸界磁巻
線、202……横軸界磁巻線、300……固体コ
ミユーテータ回路、31a〜31m……ブリツジ
接続体、3ap〜3n……固体スイツチ、40
0……回転位置検出分配器、500……導通制御
手段、4……フイルタリアクトル、7……電流検
出器、50……直軸励磁電源、60……横軸励磁
手段。
1a and 1b are connection diagrams of a conventional solid state commutator motor device, FIGS. 1c and d are winding distribution diagrams thereof, FIG. 2a is a connection diagram of a solid state commutator motor device of the present invention, and FIG. 2b , c are explanatory diagrams of other embodiments of the armature winding, FIGS. 3 and 4 are time charts of the current waveforms, and FIGS. 5 a and b are detailed explanatory diagrams regarding the winding method of the AC winding. Fig. 6a is a spatial circumferential layout diagram, Fig. 6b is an explanatory diagram of the structure of the solid state switch, Figs. FIG. 9a is a connection diagram of the solid state commutator block of another embodiment, FIG. 9b is a time chart thereof, and FIG. 9c is a circuit state diagram of each section. 100...Armature winding, 101-10m...AC winding, 200...Field, 201...Direct axis field winding, 202...Horizontal axis field winding, 300...Solid commutator circuit, 31a to 31m...Bridge connection body, 3ap to 3n...Solid switch, 40
0... Rotational position detection distributor, 500... Continuity control means, 4... Filter reactor, 7... Current detector, 50... Direct axis excitation power supply, 60... Horizontal axis excitation means.
Claims (1)
離されたm個の単相交流巻線からなる電動機と、
(m+1)個以上の固体スイツチを直列接続した
第1直列固体スイツチ群と同じく(m+1)個以
上の固体スイツチを直列接続した第2直列固体ス
イツチ群とからなり、これらを並列に接続した固
体スイツチ回路と、上記電動機の回転子の回転位
置に応じて上記固体スイツチを所定タイミングで
導通させる制御手段とから主たる要素が構成さ
れ、上記第1直列固体スイツチ群の順次な直列接
続点と上記第2直列固体スイツチ群の順次な直列
接続点との間に上記各相の交流巻線を各々配列接
続するとともに、上記固体スイツチ回路は固体ス
イツチを積み重ねた構造にして交流巻線の円周分
布に配置し電動機に一体化したことを特徴とする
固体コミユーテータ電動機装置。 2 固体スイツチ回路は4アームの固体スイツチ
のブリツジ接続体からなり、このブリツジ接続体
は1対の直流電極と1対の交流電極を有し、m個
のブリツジ体が上記直流電極に関して直列接続
し、上記交流電極には各相の交流巻線を各々接続
してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の固体コミユーテータ電動機装置。 3 ブリツジ接続体の互いに対辺の固体スイツチ
が異なるタイミングで導通制御されることを特徴
とする特許請求の範囲第2項記載の固体コミユー
テータ電動機装置。 4 固体スイツチ回路は交流巻線のコイルエンド
に隣接する電動機の外枠内に装備することを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の固体コミユー
テータ電動機装置。 5 m相交流巻線と固体スイツチ回路の接続ブロ
ツクを複数組具備し、これらは互いに直列又は並
列に接続してなることを特徴とする特許請求の第
1項記載の固体コミユーテータ電動機装置。[Scope of Claims] 1. An electric motor having m-phase AC windings and consisting of m single-phase AC windings in which the windings of each phase are separated;
The solid state switch consists of a first series solid state switch group in which (m+1) or more solid state switches are connected in series, and a second series solid state switch group in which (m+1) or more solid state switches are connected in series, and these solid state switches are connected in parallel. The main elements are composed of a circuit and a control means for turning on the solid state switches at a predetermined timing according to the rotational position of the rotor of the electric motor, and the main elements are connected to sequential series connection points of the first series solid state switch group and the second series solid state switch group. The AC windings of each phase are arranged and connected between the successive series connection points of the series solid state switch group, and the solid state switch circuit has a structure in which solid state switches are stacked and arranged in a circumferential distribution of the AC windings. A solid commutator electric motor device characterized by being integrated into an electric motor. 2. The solid state switch circuit consists of a four-arm solid state switch bridge connection body, which has one pair of DC electrodes and one pair of AC electrodes, and m bridge bodies are connected in series with respect to the DC electrodes. 2. The solid state commutator motor device according to claim 1, wherein AC windings of each phase are connected to the AC electrodes. 3. The solid state commutator motor device according to claim 2, wherein the solid state switches on opposite sides of the bridge connection body are controlled to be conductive at different timings. 4. The solid state commutator motor device according to claim 1, wherein the solid state switch circuit is installed within the outer frame of the motor adjacent to the coil end of the AC winding. 5. The solid state commutator motor device according to claim 1, comprising a plurality of connection blocks of m-phase AC windings and solid state switch circuits, which are connected to each other in series or in parallel.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1373977A JPS5399409A (en) | 1977-02-10 | 1977-02-10 | Solid commutator motor device |
| BR7708491A BR7708491A (en) | 1976-12-21 | 1977-12-20 | AC POWER SUPPLY, ROTARY FIELD GENERATOR, SOLID SWITCH ENGINE AND ALTERNATE CURRENT MOTOR |
| FR7738450A FR2375751A1 (en) | 1976-12-21 | 1977-12-20 | ALTERNATIVE CURRENT POWER SUPPLY AND ROTATING FIELD APPARATUS INCLUDING AN ALTERNATIVE CURRENT POWER SUPPLY |
| SE7714537A SE7714537L (en) | 1976-12-21 | 1977-12-20 | AC POWER DEVICE |
| GB53246/77A GB1598936A (en) | 1976-12-21 | 1977-12-21 | Ac feeding apparatus and rotating field apparatus having ac feeding apparatus |
| DE19772757123 DE2757123A1 (en) | 1976-12-21 | 1977-12-21 | AC FEEDING DEVICE AND ROTATING FIELD GENERATOR WITH AN AC FEEDING DEVICE |
| US05/862,870 US4218646A (en) | 1976-12-21 | 1977-12-21 | AC Feeding apparatus and rotating field apparatus having AC feeding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1373977A JPS5399409A (en) | 1977-02-10 | 1977-02-10 | Solid commutator motor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5399409A JPS5399409A (en) | 1978-08-30 |
| JPS6137875B2 true JPS6137875B2 (en) | 1986-08-26 |
Family
ID=11841622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1373977A Granted JPS5399409A (en) | 1976-12-21 | 1977-02-10 | Solid commutator motor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5399409A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0389670U (en) * | 1989-12-29 | 1991-09-12 | ||
| JP3027284U (en) * | 1995-09-21 | 1996-08-09 | 株式会社ディー.エヌ.エス | A dish that can hold a drink |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55155322A (en) * | 1979-05-22 | 1980-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Image memory element |
| JP6289825B2 (en) * | 2013-06-28 | 2018-03-07 | 株式会社東芝 | Generator excitation device and power conversion system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3197685A (en) * | 1959-10-06 | 1965-07-27 | Ass Elect Ind | Distable commutation system for dynamo electric machines utilizing electronic switches |
-
1977
- 1977-02-10 JP JP1373977A patent/JPS5399409A/en active Granted
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5399409A (en) | 1978-08-30 |
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