JPH0348751B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 一群の極と巻線とを含む少くとも１個の反復
可能部を有する電動機と制御装置とを結合した電
動機装置において、 固定子と電機子とがエアギヤツプを隔てて互い
に対面し、少くとも１つの所定の方向に相対的に
移動できるように設けられ、 前記固定子は、前記エアギヤツプに対面し相対
的移動の方向に配列された２つの固定子磁極を前
記反復可能部毎に備え、 前記電機子は、電機子の磁気的構造を備えると
共に、前記反復可能部毎に複数の開路巻線を備
え、該巻線の各々は始端と終端とを有し、各巻線
の両端は相対的移動の方向に１固定子極ピツチだ
け変位し、各巻線は少くとも１つの隣りの巻線と
重なり合い且つ前記電機子の磁気的構造に固着さ
れていて前記電機子の磁気的構造と誘導的に結合
しており、 電気的接続手段が前記電機子の開路巻線の端部
との電気的な接続を確立し、 起磁力手段が、前記固定子磁極の付勢を、隣接
する付勢された固定子磁極が逆極性であるように
行い、 電流付与手段が、前記電気的接続手段及び接続
された電機子巻線に電流を流させて、前記電機子
の電磁極を隣接する極どおしが逆極性であるよう
に確立し、 前記電気的接続手段は、前記電機子の電磁極の
強さを制御する指令を受けたときに、付勢される
電機子巻線の数を変更することができ、且つ、少
くとも１個の付勢されない電機子巻線へ接続し少
くとも１個の前に付勢された電機子巻線への接続
を遮断することにより、前記電機子の電磁極を前
記電機子の磁気的構造上で移動させて、前記相対
的移動が起るとき、前記固定子磁極に対する前記
電機子極の予め決定された作動方向を維持するよ
うに構成且つ配列されており、 作動方向変更手段が、前記相対的移動の方向に
おいて前記固定子磁極に対して１個定子磁極ピツ
チだけ前記電機子の電磁極の前記作動方向を個別
に変更し、 制御手段が、前記電気的接続手段と前記作動方
向変更手段とを制御して、前記電動機によつて発
生される力とトルクとの大きさ及び方向を制御す
ることを特徴とする電動機装置。 ２ 前記電気的接続手段が、前記電機子巻線を接
続して出力を段階的に零から最大電動機能力の間
で発生させる手段と、その間で前記作動方向変更
手段を作動させる手段とを含むことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の電動機装置。 ３ 前記電気的接続手段が、少くとも１個の接続
されない電気子巻線を与えるよう構成され配列さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の電動機装置。 ４ 前記起磁力手段を制御して、種々の数の前記
固定子磁極を種々の強さへ付勢するための起磁力
制御手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲
第１項〜第３項のいずれか１つに記載の電動機装
置。 ５ 前記電気的接続手段と前記起磁力制御手段と
が、前記反復可能部によつて前記電機子電磁極と
前記固定子磁極とを、第１レベルの電動機出力へ
立ち上がる強さに確立するように構成され配列さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第４項
記載の電動機装置。 ６ 前記電気的接続手段と前記起磁力制御手段と
が、前記反復可能部によつて前記電機子の電磁極
と前記固定子磁極とを、第２レベルの電動機出力
へ立ち上がる強さに確立するように構成され配列
されている特許請求の範囲第５項記載の電動機装
置であつて、別のレベルの電動機出力へ立ち上が
る別の磁極強さを反復可能部によつて確立するた
めの手段を更らに備えることを特徴とする電動機
装置。 ７ 遮断された電機子巻線間の誘導キツク電圧と
して利用可能な磁気エネルギーを処理するための
手段を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
項〜第６項のいずれか１つに記載の電動機装置。 ８ 前記電機子巻線が両端と前記電気的接続手段
との間に延びている特許請求の範囲第１項〜第７
項のいずれか１つに記載の電動機装置において、 前記電機子によつて担持された整流子であつ
て、前記相対的移動方向に離間され且つ対をなし
て配列された複数個の片を有し、各対の前記片が
１固定子磁極ピツチだけ離れ、該対の各片が電機
子巻線の夫々の一端に結合されている整流子と、 前記反復可能部毎に１つの第１群と第２群とに
配置された複数個のブラシであつて、前記相対的
移動が起るとき、各群の１個のブラシから成る少
くとも１対のブラシが整流子片の対応する対と接
触し、前記片の対がブラシ群の間を通過すると
き、整流子片の各対が一時的に前記ブラシとの接
触を断つように前記整流子と結合する複数のブラ
シと、 前記複数のブラシの配列を支持するブラシ保持
器手段と、 を備え、電気的切換え手段が、それぞれの前記整
流子片の対が１個の片において前記第１群のブラ
シによつて接触され、それに対応する片において
前記第２群のブラシによつて接触される前記電機
子巻線と前記固定子巻線とに流れる電流を制御す
るように接続されていることを特徴とする電動機
装置。 ９ 前記開路巻線を流れる電流が、それぞれの整
流子片が移動してブラシとの接触を断つときに遮
断され、この遮断された開路巻線に結合された対
をなす２つの整流子片の間に誘導電圧を生じるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の電動
機装置。 １０ 前記電機子巻線の遮断から生じる誘導電圧
から回収される電気的エネルギーを回収し処理す
るための電気的エネルギー回収・処理手段を含む
ことを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の電
動機装置。 １１ 前記電気的エネルギー回収・処理手段が複
数の半ブリツジ回路を含み、該半ブリツジ回路の
それぞれが一群のブラシと電気的端子との間に接
続されており、 前記半ブリツジ回路の各々は、少くとも１個の
ダイオードを含み、それぞれの整流子片の間の電
機子巻線が遮断されて自己誘導電圧を生じるまで
逆バイアスされるようになされており、該自己誘
導電圧によつて、前記半ブリツジ回路と前記の遮
断された電機子巻線の対向端に結合された半ブリ
ツジ回路との少くとも１個のダイオードを順方向
にバイアスし、もつて、遮断された電機子巻線に
含まれる電磁エネルギーが電気的エネルギーとし
て回収され、それぞれの極性をもつて前記電気的
端子へ供給されることを特徴とする特許請求の範
囲第１０項記載の電動機装置。 １２ 前記電気的エネルギー回収・処理手段が複
数の半ブリツジ回路を含み、各々の半ブリツジ回
路が電気的スイツチと電気的端子との間に接続さ
れ、 前記半ブリツジ回路の各々は、少くとも１個の
ダイオードを含み、前記電気的スイツチに接続さ
れた巻線が遮断されて自己誘導電圧を生じるまで
逆バイアスされるようになされ、該自己誘導電圧
によつて、前記半ブリツジ回路と前記電機子巻線
の対向端に結合された半ブリツジ回路との少くと
も１個のダイオードを順方向にバイアスし、遮断
された巻線に含まれる電磁エネルギーが電気的エ
ネルギーとして回収され、それぞれの極性をもつ
て前記電気的端子へ供給されることを特徴とする
特許請求の範囲第１０項記載の電動機装置。 １３ 前記電気的接続手段に電流を流すための前
記電流付与手段が、電気的エネルギーを受け取り
又は供給するための正極性及び負極性の端子を備
えており、 前記電気的エネルギー回収・処理手段が、前記
第１群のブラシと前記端子との間及び前記第２群
のブラシと前記端子との間に接続された群をなす
ダイオードを含むことを特徴とする特許請求の範
囲第１０項記載の電動機装置。 １４ 前記相対的移動方向に前記固定子磁極に対
して１固定子磁極ピツチだけ前記電機子極の作動
方向を個別に変更するための手段を更らに備える
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第１３
項のいずれか１つに記載の電動機装置。 １５ 前記電機子極の作動方向を個別に変更する
ための前記手段が、固定子磁極対あたり前記第１
群と第２群とに配置された複数個のブラシを保持
し該ブラシを前記相対的移動方向に変位させるた
めのブラシ保持器手段を備えることを特徴とする
特許請求の範囲第８項に従属する特許請求の範囲
第１４項記載の電動機装置。 １６ 複数個のエネルギー処理ブラシと各エネル
ギー処理ブラシに結合されたエネルギー処理手段
とを備え、回収された電気的エネルギーを利用す
るための手段を含み、 少くとも１個のエネルギー処理ブラシが、各隣
り合う群のブラシの間に位置しており、前記整流
子片がブラシ群のうちの１つブラシとの接触から
離れるとき該ブラシと同時に整流子片と接触し、
且つ、隣り合うブラシ群の間の前記整流子片の移
動の少くとも１部の間、前記整流子片と完全に接
触するようになされていることを特徴とする特許
請求の範囲第９項記載の電動機装置。 １７ 電気的端子手段から導出される電気的エネ
ルギーと前記磁気的構造とを誘導的に連結する巻
線を付勢することによつて、前記磁界を制御する
ように作動する電気的スイツチ手段を含むことを
特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の電動機
装置。 １８ 前記起磁力制御手段が、前記固定子磁極を
付勢するための多重固定子巻線であつて、関連す
る電機子巻線と共に巻線セツトを形成するように
付勢可能な多重固定子巻線を備えることを特徴と
する特許請求の範囲第４項に従属する特許請求の
範囲第８項記載の電動機装置。 １９ 固定子磁極を付勢する前記固定子巻線が整
数の固定子巻線対となされた特許請求の範囲第１
８項記載の電動機装置であつて、前記電動機に対
して電気的エネルギーを受け取り且つ前記電動機
からの電気的エネルギーを給送するための正及び
負の電気的端子手段を含み、 対のうち一方の固定子巻線が前記電気的接続手
段と前記端子の１つとの間に結合され、該固定子
巻線対のうちの他方の固定子巻線が前記端子の他
方と前記第１のブラシの前記部分から１固定子磁
極ピツチだけ移動された第２のブラシとの間に結
合されることを特徴とする電動機装置。 ２０ 付勢される電機子巻線の数を変更するため
の前記電気的接続手段が、零から任意の数までの
前記巻線に接続するための手段を含むことを特徴
とする特許請求の範囲第１項〜第１９項のいずれ
か１つに記載の電動機装置。 ２１ 前記電機子極が、前記相対的位置において
前記起磁力手段と前記電機子電磁極との各組合せ
に対して最大と最小との磁界エネルギー位置の間
に位置することを特徴とする特許請求の範囲第１
項〜第２０項のいずれか１つに記載の電動機装
置。 発明の概要 この発明は国際出願PCT／US80／00226（1980
年３月３日出願、名称：多重巻線電気機械）に記
載されるごとき多重巻線電動機の制御装置に関す
る。本出願は電動機内部の種々のトルク発生巻線
セツトを付勢する種種の電気スイツチを操作する
とともにブラシ保持器を位置ぎめすることにより
多重巻線電動機のトルク制御を提供する。これら
の巻線セツトを付勢し、消勢するのは個個の電気
スイツチであり、これらは順次動作可能で多重巻
線電気機械をすべてのトルクレベルに保つ。この
多重巻線電動機は独自の態様で制御可能である。
すなわち、この多重巻線電動機は多数の電気制御
点として、整流子と接触する２群から成る多数の
ブラシを有する。これらのブラシの夫々は、固定
子巻線又はその一部と直接あるいは直列の形で、
電気スイツチを介して電気エネルギー源からの電
気エネルギーにより付勢することができる。した
がつてこれらの電気スイツチを操作することによ
り多重巻線電動機の発生するトルクの大きさを制
御することができる。この多重巻線電動機のトル
ク制御のもうひとつの特徴はブラシ保持器の位置
の切換にあり、これに用いて２群の多数ブラシの
位置を変え、もつて発生トルクの方向と大きさを
制御するようにしたことである。さらにこの発明
によれば、個々の電気スイツチはひとつずつかつ
累積的に可逆の順序で動作して、規則的な増分を
もつて機械の能力内で所望のトルクまで増加させ
る。電気スイツチのひとつずつかつ累積的な動作
というのは、一度にひとつずつスイツチが動作す
るということと、トルク上昇シーケンス又はトル
ク減少シーケンスにおいていつたん動作したスイ
ツチはその位置を保ち、その状態で次のスイツチ
が動作するということである。さらにこの発明は
結合整流子片を介して２群のブラシと断続する多
重巻線電動機の開回路電機子巻線からの電磁エネ
ルギーを回収する手段を含む。このエネルギー回
収手段は各群のブラシと電源端子間に挿入された
複数のダイオードから成る半ブリツジ回路を含
む。ダイオードは常時は逆バイアスされている
が、開回路電機子巻線がしや断されるとこれによ
り電圧が誘起され、これが半ブリツジ回路のうち
しや断された開回路電機子巻線の両端と結合する
整流子片と結合するダイオードを順方向にバイア
スし、こうしてしや断された開回路電機子巻線に
関係する電磁エネルギーは回収され、電源端子に
送られる。 発明の背景 １ 技術分野 この出願は電動機の速度及び正負両トルクにつ
いてのトルク制御装置、及び電動機始動装置、及
びパワー出力制御装置に関する。この発明はブラ
シ型機械に対するこの種の制御装置に関し、詳細
には国際出願PCT／US80／00226に記載するよ
うなブラシ型電気機械の制御装置に関する。 ２ 背景技術 従来のブラシ型電気機械制御装置では速度及び
電流、特に電動機の始動時に生じる過大電流を制
御するため直列抵抗を使用する。これらのブラシ
型機械に対する制御はこれらの電動機を応用する
上で大変重要である。ブラシ型機械に対する高信
頼、高効率の制御装置が要望されている。一定電
位源より付勢される直巻電動機の速度及びトルク
は主回路に直列に抵抗を挿入することにより制御
できる。分巻と複巻電動機の速度制御は電機子回
路のみと直列に抵抗を挿入することにより得られ
る。分巻電動機では固定子の界磁束を変えても速
度制御できる。ただし並列の固定子界磁束が非常
に弱いときに電動機の暴走を防止するのに特別な
構成を必要とする。直流電動機の速度は印加電圧
を変えることによつて制御できる。ワードレオナ
ード方式の速度制御は直流電動機に印加する電圧
を変える方式の一例である。ワードレオナード方
式では電動発電機からの可調整出力電圧を電動機
に印加する。車両電動機の制御装置では電動機の
出力トルクを制御するため、電動機への入力電力
を調整すべく抵抗とバツテリを種々組合せて接続
する電気機械スイツチとともに半導体チヨツパ制
御装置を使用する。 発明の開示 この発明によれば上記多重巻線電動機に対し、
そのトルク発生巻線セツト数を変えることによつ
て制御する。各多重巻線電動機は多数のトルク発
生巻線セツトを有しており、トルク発生巻線セツ
トはブラシ空位と電機子の回転方向に沿う付勢ト
ルク発生巻線セツトの周囲の位置について、所定
の順序で付勢、消勢されるため、多重巻線電動機
はその軸受に加わる負荷とほぼ機械的なバランス
を保つよう種々の数のトルク発生巻線セツトが付
勢された状態で効率よく運転される。 第１図において、ひとつの多重巻線電動機モー
タのトルク発生巻線セツトは多重巻線電気機械固
定子起磁力発生手段として、分割固定子巻線９−
１０と１１−１２のような固定子巻線と、多重巻
線電気機械開路電機子巻線６０−６１のような電
機子巻線から成り、これらは前記国際出願に記載
する多重巻線電動機と同様に配置され、ブラシ１
３と１４及びブラシ保持器８２を用いて相互接続
されている。各トルク発生巻線セツトはトルク発
生セツト電流制御手段を介して流れる電流によつ
て付勢される。この電流制御手段は種々の電気ス
イツチ、例えばスイツチ１，２，３，４，５，
６，７，８又は、ブラシを整流器から持ち上げる
ことにより、個々のトルク発生巻線セツトと関連
する、第１ブラシグループのブラシ１３，２１，
２７，３３及び第２ブラシグループのブラシ１
４，２２，２８，３４の整流子接点を制御する手
段を含む。

【図面の簡単な説明】

第１図は２極多重巻線電動機制御回路の線図を
示し、ここにおいて、多重巻線電動機は４つのト
ルク発生巻線セツトを有し、トルクは４つの双極
単投スイツチを作動することにより４段階でゼロ
より最大まで可変である。この多重巻線電動機線
図は前記国際出願で用いたのと同じ簡略図法を採
用しており、それにブラシ保持器を加えたもので
ある。第１図を簡略化し、一面での多重巻線電動
機を表わすため、整流子片７２〜８１を有する整
流子８８、ブラシ１４，２２，２８，３４，１
５，１３，２１，２７，３３，１６、接続回路、
ブラシ保持器８２、ブラシばね９３は固定子極７
０，７１と電機子８６間の拡大エアギヤツプのと
ころに図示している。前記国際出願及び本願に従
う好適な実際の電気機械ではこの仮想的だが簡略
化したエアギヤツプ配置よりこれらの回路要素は
除かれ、固定子のヨーク８３と電機子のマグネチ
ツク部材８６に隣接して配置される。前記国際出
願には回転多重巻線電気機械における整流子及び
ブラシ付ブラシ保持器の実際的な配置を示すいく
つかの図が示されている。第１図において、破線
は夫々固定子と電機子のマグネチツク部材の裏側
を通過する固定子巻線と電機子巻線を表わす。 第２図は第１図の多重巻線電動機に対し順方向
でのトルク制御を行うため、第１図の４つのスイ
ツチを作動するためのカム動作形制御装置を示
す。 第３図は第１図の多重巻線電動機の一部を表わ
し、固定子極に対し、中性位置、すなわち多重巻
線電動機がゼロ速度をとり、順、逆いずれのトル
クも発生しない位置に移動したブラシ保持器を示
す。 第４図は第１図の多重巻線電動機の一部を表わ
し固定子極に対し、第１図とは逆方向のトルクが
発生するよう移動したブラシ保持器を示す。 第５図は第１図のブラシ保持器の位置により順
方向又は第４図のブラシ保持器の位置により逆方
向でのトルク制御を与えるため第１図の４つのス
イツチを作動するカム動作形制御装置を示す。 第６図は４極多重巻線電動機制御装置の線図を
示し、この多重巻線電動機は８つのトルク発生巻
線セツトを有しており、トルクは８つの３極単投
スイツチを作動することにより８段階でゼロから
最大まで可変である。この多重巻線電動機線図は
前記国際出願及び第１図に示すのと同一の簡略図
法に従つている。ただし、本図において整流子は
２２３、整流子片は１７７〜１９６、ブラシ保持
器は２２２、ブラシは１５７〜１７６、ブラシば
ねは２２６である。第６図において破線は夫々固
定子と電機子のマグネチツク部材の裏側を通過す
る固定子巻線と電機子巻線を表わす。

【発明の詳細な説明】

この詳細な説明では(1)２固定子極多重巻線電動
機に対する順方向トルク制御装置(2)トルク発生セ
ツトとして付勢されていない電機子巻線からのエ
ネルギーの回収(3)２固定子極多重巻線電動機に対
する逆トルク制御装置(4)２固定子型対多重巻線電
動機で代表される一般多数固定子極多重巻線電動
機に対する順方向トルク制御装置(5)一般多数固定
子極多重巻線電動機に対する逆方向トルク制御装
置、について記述する。 第１図の線図に示されるような、２つの固定子
極７０と７１、４つの分割固定子巻線９−１０，
１１−１２、１７−１８，１９−２０，２３−２
４，２５−２６，２９−３０，３１−３２、及び
５つの開路電機子巻線６０−６１，６２−６３，
６４−６５，６６−６７，６８−６９を有する２
極多重巻線電動機を考えてみよう。前記国際出願
からわかるように、固定子巻線が４つであるのは
この多重巻線電動機制御装置を簡単にするために
選んだ固定子巻線の数にすぎず、４つ以上又はそ
れ以下の固定子巻線に対する制御装置を除外する
意図ではない。同様５つの開路電機子巻線はこの
多重巻線電動機制御装置の簡略化のために選定さ
れたものであり、５以下又は５以上の開路電機子
巻線の多重巻線電動機ないし制御装置を除外する
意図ではない。第１図はさらに、固定子ヨーク８
３、構造支持体８４、キー８５、ブラシばね９
３、ばね装着されたブラシ１３，１４，２１，２
２，２７，２８，３３，３４、ブラシ保持器８
２、電機子８６、その歯８７、整流子８８、整流
子片７２〜８１、機械的エネルギー結合部８９、
キー９０、ブラシ空位１５，１６を示す。回転多
重巻線電動機においては、構造支持体８４は固定
子ハウジングであり、機械的エネルギー結合部８
９はシヤフトであり、軸受がシヤフトをハウジン
グ内に位置ぎめしその内部での回転を可能とす
る。この構造は前記国際出願に示されている。ブ
ラシ空位についても同国際出願に示されている
が、一般的に、ブラシ空位とは開路電機子巻線電
流のしや断と反転を可能とするブラシにおけるギ
ヤツプである。ブラシはブラシ空位を境にして第
１群と第２群の２つの群に分かれる。ブラシ１
３，２１，２７，３３は第１群のブラシであり、
ブラシ１４，２２，２８，３４は第２群のブラシ
である。ブラシ保持器８２は機械的に構造支持部
８４に取り付けられ、整流子８８は機械的エネル
ギー結合部８９に取り付けられる。この多重巻線
電動機では一度に１セツトずつ４段階のシーケン
スで分割固定子巻線を付勢ないし消勢することに
より、最大トルクのほぼ1/4の割合でトルクを切
り換えることができる。 第１図において、このシーケンスの第１段階で
は電気スイツチ１と２を閉にすることによつて直
流電源５１により固定子巻線９−１０と１１−１
２を付勢する。固定子巻線９−１０と１１−１２
は夫々第１群と第２群のブラシ１３と１４につな
がり、これらのブラシは種々の電機子位置におい
て種々の整流子片を介して、開路電機子巻線のう
ちブラシ空位よりトルク発生方向とは逆方向にひ
とつずれた電機子巻線、即ち第１図において電機
子を左方に動かすことになる順方向でのトルク発
生において、次にブラシ空位に進む電機子巻線を
付勢する。 第１図において、このシーケンスの第２段階で
は第１段階を続けるとともに、電気スイツチ３と
４を閉にして直流電源５１により固定子巻線１７
−１８と１９−２０を付勢する。固定子巻線１７
−１８と１９−２０は夫々第１群と第２群のブラ
シ２１と２２につながり、これらのブラシは種々
の電機子位置において種々の整流子片を介して、
開路電機子巻線のうちブラシ空位よりトルク発生
方向とは逆方向に２つずれた位置にある電機子巻
線を付勢する。 第１図において、このシーケンスの第３段階で
は第２段階を続けるとともに電気スイツチ５と６
を閉にして電源５１により固定子巻線２３−２４
と２５−２６を付勢する。これらの固定子巻線は
夫々第１群と第２群のブラシ２７と２８につなが
り、これらのブラシは種々の電機子位置において
種々の整流子片を介して、ブラシ空位よりトルク
発生方向とは逆方向に３つずれた位置にある開路
電機子巻線を付勢する。 第１図において、このシーケンスの第４段階で
は第３段階を続けるとともに電気スイツチ７と８
を閉にして電源５１により固定子巻線２９−３０
と３１−３２を付勢する。これらの固定子巻線は
夫々第１群と第２群のブラシ３３と３４につなが
り、これらのブラシは種々の電機子位置において
種々の整流子片を介してブラシ空位よりトルク発
生方向とは逆方向に４つずれた開回路電機子巻線
を付勢する。 以上の４つの段階では第１群と第２群のブラシ
が、ブラシ空位について、トルク発生方向とは逆
方向の順序で順次付勢されるということに注目さ
れたい。すなわち、第１段階ではブラシ空位から
ひとつずれた位置にある第１群と第２群のブラシ
が付勢され、第２段階では第１段階を続けるとと
もに、ブラシ空位から２つずれた位置にある第１
群と第２群のブラシが付勢され、第３段階では第
２段階を続けるとともにブラシ空位から３つずれ
た位置にある第１群と第２群のブラシが付勢さ
れ、第４段階では第３段階を続けるとともにブラ
シ空位から４つずれた位置にある第１群と第２群
のブラシが付勢される。固定子巻線と第１群と第
２段のブラシ位置を付勢することにより開路電機
子巻線を付勢する上記シーケンスの各段階におい
て、新しい段階は前の段階が保たれた形で始ま
る。したがつて、各付勢段階において多重巻線電
動機の構成は維持される。 消勢シーケンスは付勢シーケンスの逆である。
すなわち４つの開回路電機子巻線が第１群と第２
群の付勢ブラシ位置において付勢された状態よ
り、電気スイツチ７と８を開にして３つの開回路
電機子巻線のみを付勢した状態にし、３つの開回
路電機子巻線が付勢された状態より電気スイツチ
５と６を開にして２つの開回路電機子巻線のみを
付勢した状態にし、２つの開回路電機子巻線が付
勢された状態より電気スイツチ３と４を開にして
ひとつの開回路電機子巻線のみを付勢した状態と
し、最後に多重巻線電動機を完全に消勢するため
電気スイツチ１と２を開にする。 ブラシ空位からまだ離れている間における開回
路電機子巻線の電流の遮断による電磁エネルギー
は各ブラシ１３，１４，２１，２２，２７，２
８，３３，３４と直流電源５１の正負端子間に挿
入されたダイオードによりなされる。これらのダ
イオードは第１図において３５〜５０で示され
る。直流電源５１の正端子に接続されるダイオー
ドはカソードを介してこの正端子に接続され、そ
のアノードはブラシに接続される。直流電源５１
の負端子に接続されるダイオードはそのアノード
を介してこの負端子に接続され、そのカソードは
ブラシに接続される。３５と３６のようなダイオ
ード対は半ブリツジ回路と呼ばれる。この電磁エ
ネルギーの回収は下記の条件の下では次のように
してなされる。第１図の多重巻線電動機が上述し
たように２つのトルク発生セツトが付勢されて第
２段階のトルクレベルで運転されているとする。
これはスイツチ１，２，３，４を閉にしたとき生
じる。整流子８８とともに電機子８７が第１図よ
り左方へ整流子片1/2個分移動したとすると、す
べてのブラシ１３，１４，２１，２２，２７，２
８，３３及び３４は整流子片７２〜８１間のギヤ
ツプをまたぎ、すべての開回路電機子巻線は電気
スイツチ１，２，３，４により付勢された固定子
巻線を通つて流れる付勢電流を大小はともかくな
んらかの割合で並列に受け取る。電機子がさらに
同一方向に動くと、ブラシ空位より３つ及び４つ
ずれた第１と第２群のブラシ位置において２つの
非付勢開路電機子巻線における並列付勢電流は中
断され、これはブラシが整流子片間のギヤツプを
またがなくなるまで整流子片が移動したためであ
る。この電流遮断はブラシ２７，２８，３３及び
３４に接続された２つの非付勢開回路電機子巻線
付勢用の第１と第２群のブラシ位置における開路
電機子巻線に大きなキツク性の誘導電圧を誘導す
る。この電圧は開回路電機子巻線に電流を流す電
圧とは逆の極性であり、この逆極性の電圧が接続
整流子片及びこれらの整流子片に乗つているブラ
シ２７，２８，３３及び３４を通り、これらのブ
ラシと直流電源端子間に挿入されたダイオードを
通つて電磁エネルギーが前記国際出願に記載され
るのと同様にして再使用しないし蓄積のために回
収される。非付勢開路電機子巻線付勢第１と第２
群のブラシ位置からの電磁エネルギー回収という
この方法は任意の固定子磁極対の多重巻線電動機
に同様に通用される。 以上が順方向のトルク制御に関するものだとす
れば、逆方向のトルク制御は第１図のブラシ保持
器８２を１固定子極間隔だけシフトし、電気スイ
ツチを逆のシーケンスで作動することにより得ら
れる。逆トルク発生条件はブラシ保持器８２を第
３図に示す位置にシフトし、さらに第４図に示す
位置にシフトすることにより満たされる。第１図
から第４図へのシフトを行うため、ブラシ保持器
８２は構造支持体８４との間において軸受を有し
ている。この軸受は第１、第３及び第４図には図
示しない。ブラシ保持器８２はブラシと整流子片
間のブラシばねの所要負荷状態を保ちつつ動いて
シフトする。以下、４つのトルクレベルでの逆ト
ルク制御について第１図、第４図及び第５図を参
照して説明する。逆トルク発生シーケンスはブラ
シ保持器８２を第４図に示す位置にセツトし、す
べての電気スイツチ１，２，３，４，５，６，
７，８を第１図のように開にした状態から開始す
る。 第１図において、ブラシ保持器８２が第４図に
示す位置にあるとすると、逆シーケンスの第１段
階では電気スイツチ７と８を閉にして直流電源５
１により固定子巻線２９−３０と３１−３２を付
勢する。固定子巻線２９−３０と３１−３２は
夫々第１群と第２群のブラシ３３と３４につなが
り、これらは種々の電機子位置において種々の整
流子片を介して、開路電機子巻線のうちブラシ空
位１５と１６からひとつずれたものであつて第４
図において電機子に右方向の運動を与える逆トル
ク方向においてブラシ空位に向つて行く電機子巻
線を付勢する。 第１図においてブラシ保持器８２が第４図に示
す位置にあるとすると、逆シーケンスの第２段階
では上記第１段階を続けるとともに電気スイツチ
５と６を閉にして固定子巻線２３−２４と２５−
２６を電源５１で励磁する。固定子巻線２３−２
４と２５−２６は夫々第１群と第２群のブラシ２
７と２８につながり、これらのブラシは種種の電
機子位置において種々の整流子片を介して、ブラ
シ空位よりトルク発生方向とは逆に２つずれた位
置にある開路電機子巻線を付勢する。 第１図においてブラシ保持器が第４図に示す位
置にあるとすると、逆トルク発生シーケンスの第
３段階ではこのシーケンスの第２段階を続けると
ともに電気スイツチ３と４を閉にして固定子巻線
１７−１８と１９−２０を電源５１で励磁する。
固定子巻線１７−１８と１９−２０は夫々第１群
と第２群のブラシ２１と２２につながり、これら
のブラシは種々の電機子位置において種々の整流
子片を介することによつてブラシ空位よりトルク
発生方向とは逆方向に３つずれた開回路電機子巻
線を付勢する。 第１図においてブラシ保持器８２が第４図の位
置にあるとすると、逆トルク発生シーケンスの第
４段階ではこのシーケンスの第３段階を続けると
ともに電気スイツチ１と２を閉にして固定子巻線
９−１０と１１−１２を電源５１で励磁する。固
定子巻線９−１０と１１−１２は夫々第１群と第
２群のブラシ１３と１４につながり、これらのブ
ラシは種々の電機子位置において種々の整流子片
を介することによりブラシ空位よりトルク発生方
向とは逆方向に４つずれた開路電機子巻線を付勢
する。 第１図においてブラシ保持器８２が第４図に示
す位置にあるとすると逆トルクのレベル減少シー
ケンスは逆トルクのレベル上昇を行う上記シーケ
ンスとは逆のシーケンスである。 多重巻線電動機のトルク方向制御は(1)上述した
ブラシ保持器のシフトによる方法、すなわちブラ
シ保持器を固定子極間隔の１ないし奇数倍シフト
するか、又は(2)巻線電流反転法、すなわち固定子
巻線に流れる電流を電機子巻線に流れる電流の逆
にすることによつてなされる。多重巻線電動機の
トルク方向切換に関する上記２つの方法のうち、
ブラシ保持器を整流子の運動方向に沿つて固定子
磁極間隔の１ないし奇数倍だけシフトする方法の
方が望ましい。巻線電流反転法は電流を反転させ
るのに別個のスイツチ装置を必要とし複雑とな
る。ブラシ保持器のシフト法は整流器との同心関
係を保ちつつブラシ保持器をシフトするための軸
受を必要とし、また、ブラシへの電気接続に可撓
性をもたせる必要がある。 第２図は第１図に示すような多重巻線電動機の
順方向トルク制御に用いられる復帰ばね付の押し
ノブ動作のカムスイツチ制御装置を示す。図示の
制御装置はゼロトルク位置にあり、全ての電気ス
イツチは開で、カム９１は圧縮ばね９２によりス
トツパに当接して左方に位置している。多重巻線
電動機の順方向トルクを増加したい場合は、ノブ
９０を押してカム９１を９１に動かしばね９２を
圧縮する。カム９１は電気スイツチが１と２，３
と４，５と６，７と８の順序で動作し、かつ新し
いスイツチが動作する際先に閉じたスイツチはそ
のまま閉じ続けるよう構成されている。したがつ
て、ノブ９０を除々に押してカム９１を右側スト
ツパに当接させ、しかる後除々にノブ９０を解放
することにより、第１図の多重巻線電動機の順方
向トルクを４段階で最大トルクまで増加させると
ともに、逆の順序で同じ４段階を通してゼロトル
クまで減少させることができる。最大トルク以下
のレベルまでトルクを増加させ、そのレベルから
減少させることもできることに注目されたい。 第５図は２つのカム９１と９５、各カムを作動
するための２個の押しノブ、及び各カム復帰用の
２個のばねにより一連の電気スイツチを作動する
二重カムスイツチ制御装置を示す。カム９１はノ
ブ９０により作動され、ばね９２により復帰させ
られ、カム９５はノブ９４により作動さればね９
６により復帰させられる。ノブ９０、カム９１及
びばね９２はブラシ保持器８２が第１図に示す位
置にある場合に順方向トルクレベルを制御するた
め第２図について上述した通りに動作する。ノブ
９４、カム９５及びばね９６はノブ９０、カム９
１及びばね９２と同様に動作するがこれらは逆方
向トルク制御のためのものである。多重巻線電動
機においてノブ９４、カム９５及びばね９６を動
作させるためには、ブラシ保持器８２を前もつて
第４図に示す位置にシフトする必要がある。これ
を行つた後、ノブ９４をカム９５が左側のストツ
パに当たるまで除々に押し、その後除々にノブを
解放することにより、第４図の多重巻線電動機の
逆方向トルクを４段階で最大トルクまで増加させ
逆順序の同じ４段階を通してゼロトルクまで減少
させることができる。カム９５をこのように動作
することにより電気スイツチは上述した逆の順序
で動作し、逆方向トルク制御を行う。 ２固定子極を有する第１図の多重巻線電動機の
トルク制御シーケンスの各段階を切換るのに必要
な基本電気スイツチは例えばスイツチ１と２が組
合わされたり形の双極単投（DPST）スイツチで
あることに注目されたい。多重巻線電動機が２よ
り大きな固定子極数を有する場合要求される基本
電気スイツチは別の構成となる。多重巻線電動機
が２以上の固定子極対を有する場合、トルク制御
シーケンスの各段階に必要な基本電気スイツチは
３極単投（3PST）スイツチである。以下、２以
上の固定子極対を有する多重巻線電動機の制御装
置について説明する。 さて、第６図を参照して、２以上の固定子極対
を有する多重巻線電動機の制御装置を説明する。
固定子極数が２の多重巻線電動機は制御装置を説
明する上で２以上の固定子極対を有する多重巻線
電動機の一般性を持たない。一般的な多重巻線電
動機制御装置を説明するため、第６図に示すよう
に分割直巻固定子巻線タイプの２つの固定子極対
を有する多重巻線電動機について考察する。第６
図は固定子極対ごとに４つの固定子巻線と極対ご
とに５つの開路電機子巻線を有する２つの固定子
極対を備えた多重巻線電動機を示す。この組合せ
はより大きな数の固定子極対を有し、極対当りの
固定子巻線数、電機子巻線数が異なつている多重
巻線電動機を代表するものである。第６図の多重
巻線電動機は８つの３極単投電気スイツチを閉じ
ることにより８段階でゼロトルクから最大トルク
まで変えることができる。これらの電気スイツチ
の極は１０１〜１２４で指示されている。これら
の電気スイツチは分割−直巻固定子巻線の両端を
切換える。直流電源５１に接続される分割−直巻
固定子巻線の両端を切換える理由は非付勢開回路
電機子巻線付勢用の第１群と第２群のブラシ位置
からの電磁エネルギーを電源５１端子に接続され
たダイオードを通して回収させるためである。す
べてのブラシ位置は順方向又は逆方向のあるトル
クレベルにおいて非付勢状態になり得るから、こ
れはすべてのブラシ位置にダイオードが接続され
ることを意味する。この電磁エネルギーの回収は
２固定子極多重巻線電動機において上述したよう
に、整流子片がまだブラシ空位から離れている状
態においてその整流子片が第１群又は第２群のブ
ラシから離れるときに生じる。第６図において１
７７〜１９６がこれらの整流子片を示す。この電
磁エネルギーの回収には３つの電気スイツチ極を
必要とする。なぜなら、２以上の反復可能部多重
巻線電動機において用いられる分割・直巻固定子
巻線の負端は正端と同一の反復可能部に位置した
り、隣接する反復可能部に位置する場合があるか
らである。これについては前記国際出願における
反復可能部に関する詳細な説明を参照されたい。
簡単に述べると、反復可能部とは１極対の機械で
ある。第１図、第３図、第４図及び第６図におい
て、２点鎖線は反復可能部の境界を示す。反復可
能部は固定子の構造支持体、固定子ヨーク、機械
的エネルギー結合、電機子、整流器、ブラシ保持
器、及び電気端子において接合される非付勢開路
電機子巻線付勢用の第１と第２群のブラシ位置か
らの電磁エネルギー回収を行うには、第１図につ
いて述べたように、常時逆バイアスされているダ
イオードを各ブラシと各電源５１端子間に挿入す
る必要がある。第６図には図面を簡略化するため
これらのダイオードは図示しない。ただし、ブラ
シ・巻線接続に沿う終端のない線によりダイオー
ドとブラシの接続点が示されている。 第６図の制御装置におけるトルク切換スイツチ
１０１〜１２４は第２図と第５図に示すのと同様
なスイツチ・アクチユエータにより３つの群に分
かれて、８段階で動作して８つのトルクレベルを
つくる。第６図の多重巻線電動機は、この電動機
のトルク発生巻線セツトを一度にひとつずつ、８
段階のシーケンスで付勢又は消勢することにより
最大トルクのほぼ1/8の割合で変えることができ
る。第６図はさらに、固定子ヨーク２１７、構造
支持体２２９、キー２３０、ブラシばね２２６、
ばね装着されたブラシ１５７〜１７２、ブラシ保
持器２２２、電機子２２５、その歯２２４、整流
子２２３、整流子片１７７〜１９６、機械的エネ
ルギー結合部２２７、キー２２８、及びブラシ空
位１７３〜１７６を示す。ブラシ保持器２２２は
構造支持体２２９に機械的に取り付けられ、整流
子２２３は機械的エネルギー結合部に取り付けら
れる。 第６図において、８段階シーケンスの第１段階
では電気スイツチ１０１と１０２と１０３を閉に
することにより固定子巻線１２５−１２６，１２
７−１２８及び１４９−１５０を励磁する。固定
子巻線１２５−１２６は第１群のブラシ１５７に
つながり、固定子巻線１２７−１２８と１４９−
１５０は第２群のブラシ１６１と１６９に夫々つ
ながる。これらのブラシ１５７と１６１又はブラ
シ１５７と１６９は種々の電機子位置において
種々の整流子２２３片を介することによつてブラ
シ空位１７５と１７４又は１７５と１７６よりト
ルク発生方向とは逆方向にひとつずれている開路
電機子巻線を付勢する。第１図ではトルク発生セ
ツト位置は２つのブラシ空位のみと関連して定め
ることができた。しかし、第６図のように一般の
多重巻線電動機の場合には、そのトルク発生セツ
ト位置は３つのブラシ空位ないし２組のブラシ空
位、すなわちひとつのブラシ空位が中央で残り２
つのブラシ空位がその隣りに位置するという３つ
のブラシ空位との関係において定められる。 第６図において、この８段階シーケンスの第２
段階では第１段階を続けるとともに電気スイツチ
１０４と１０５と１０６を閉にすることにより固
定子巻線１４１−１４２，１４９−１５０及び１
２７−１２８を付勢する。固定子巻線１４１−１
４２は第１群のブラシ１６５につながり固定子巻
線１４９−１５０と１２７−１２８は第２群のブ
ラシ１６１と１６９に夫々つながる。ブラシ１６
５と１６９又はブラシ１６５と１６１は種々の電
機子位置において種々の整流子２２３片を介する
ことにより、ブラシ空位１７３と１７６又は１７
３と１７４よりトルク発生方向と逆方向にひとつ
ずれている開路電機子巻線を付勢する。 第６図において、このシーケンスの第３段階で
は第２段階を続けるとともに電気スイツチ１０
７，１０８及び１０９を閉じることにより固定子
巻線１２９−１３０，１３１−１３２及び１５１
−１５２を励磁する。固定子巻線１２９−１３０
は第１群のブラシ１５８につながり固定子巻線１
３１−１３２と１５１−１５２は第２群のブラシ
１６２と１７０に夫々つながる。ブラシ１５８と
１６２又は１５８と１７０は種々の電機子位置に
おいて種々の整流子２２３片を介することにより
ブラシ空位１７５と１７４又は１７５と１７６よ
りトルク発生方向とは逆方向に２つ離れている開
路電機子巻線を付勢する。 第６図において、このシーケンスの第４段階で
は第３段階を続けるとともに電気スイツチ１１
０，１１１及び１１２を閉じることにより固定子
巻線１４３−１４４，１５１−１５２及び１３１
−１３２を付勢する。固定子巻線１４３−１４４
は第１群のブラシ１６６とつながり、固定子巻線
１５１−１５２と１３１−１３２は第２群のブラ
シ１７０と１６２に夫々つながる。これらのブラ
シ１６６と１７０又は１６６と１６２は種々の電
機子位置において種々の整流子２２３片を介して
ブラシ空位１７３と１７６又は１７３と１７４よ
りトルク発生方向とは逆方向に２つ離れている開
路電機子巻線を付勢する。 第６図において、このシーケンスの第５段階で
は第４段階を続けるとともに電気スイツチ１１
３，１１４及び１１５を閉じることにより固定子
巻線１３３−１３４，１３５−１３６及び１５３
−１５４を励磁する。固定子巻線１３３−１３４
は第１群のブラシ１５９とつながり固定子巻線１
３５−１３６と１５３−１５４は第２群のブラシ
１６３と１７１に夫々つながる。これらのブラシ
１５９と１６３又は１５９と１７１は種々の電機
子位置において種々の整流子２２３片を介してブ
ラシ空位１７５と１７４又は１７５と１７６より
トルク発生方向とは逆方向に３つ離れている開路
電機子巻線を付勢する。 第６図において、このシーケンスの第６段階で
は第５段階を続けるとともに電気スイツチ１１
６，１１７及び１１８を閉じることにより固定子
巻線１４５−１４６，１５３−１５４及び１３５
−１３６を励磁する。固定子巻線１４５−１４６
は第１群のブラシ１６７につながり、固定子巻線
１５３−１５４と、１３５−１３６は第２群のブ
ラシ１７１と１６３に夫々つながる。これらのブ
ラシ１６７と１７１又は１６７と１６３は種々の
電機子位置において種々の整流子２２３片を介し
てブラシ空位１７３と１７６又は１７３と１７４
よりトルク発生方向とは逆方向に３つ離れている
開路電機子巻線を付勢する。 第６図において、このシーケンスの第７段階で
は第６段階を続けるとともに電気スイツチ１１
９，１２０及び１２１を閉じることにより固定子
巻線１３７−１３８，１３９−１４０及び１５５
−１５６を励磁する。固定子巻線１３７−１３８
は第１群のブラシ１６０とつながり固定子巻線１
３９−１４０と１５５−１５６は第２群のブラシ
１６４と１７２に夫々つながる。これらのブラシ
１６０と１６４又は１６０と１７２は種々の電機
子位置において種々の整流子２２３片を介してブ
ラシ空位１７５と１７４又は１７５と１７６より
トルク発生方向とは逆方向に４つ離れている開路
電機子巻線を付勢する。 第６図において、このシーケンスの第８段階で
は第７段階を続けるとともに電気スイツチ１２
２，１２３及び１２４を閉じることにより固定子
巻線１４７−１４８，１５５−１５６及び１３９
−１４０を励磁する。固定子巻線１４７−１４８
は第１群のブラシ１６８とつながり固定子巻線１
５５−１５６と１３９−１４０は第２群のブラシ
１７２と１６４に夫々つながる。これらのブラシ
１６８と１７２又は１６８と１６４は種々の電機
子位置において種々の整流子２２３片を介してブ
ラシ空位１７３と１７６又は１７３と１７４より
トルク発生方向とは逆方向に４つ離れている開路
電機子巻線を付勢する。これにより第６図の多重
巻線電動機を最大トルクレベルまで達成する８段
階の付勢シーケンスが完了する。 第６図の電動機において最大トルクレベルより
ゼロトルクにするための消勢シーケンスは上述し
た付勢シーケンスの逆である。８段階の消勢シー
ケンスは段階条件が８、７、６、５、４、３、
２、１に従つて進行する。上記すべての及び又は
消勢段階を通じて多重巻線電動機の形態は各段階
において保たれる。 第６図の形をとる電動機で代表される一般多重
巻線電動機の逆方向トルク制御は第１図において
ブラシ保持器８２を第４図に示すようにシフトは
場合に説明した逆方向トルク制御と同様にして行
なわれる。すなわち、ブラシ保持器２２２を固定
子極間隔の１ないし奇数倍だけシフトし、電気ス
イツチを逆の８段階シーケンスで動作して最大の
逆方向トルクまで次のようにして付勢する。第１
段階ではスイツチ１２４，１２３及び１２２、第
２段階ではスイツチ１２１，１２０及び１１９、
第３段階ではスイツチ１１８，１１７及び１１
６、第４段階ではスイツチ１１５，１１４及び１
１３、第５段階ではスイツチ１１２，１１１及び
１１０、第６段階ではスイツチ１０９，１０８及
び１０７、第７段階ではスイツチ１０６，１０
５、及び１０４、第８段階では１０３，１０２及
び１０１を入れる。最大の逆方向トルク発生から
ゼロトルクにまで減少させるには上記８段階を単
に後戻りすればよい。 トルク正逆いずれのトルク発生シーケンスにお
いても中間のトルクレベルまでトルクを増加させ
る、あるいはそのレベルから減少させることがで
きることに再度注目されたい。