JPS6035996A - Ac motor - 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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電動機に関し、特に、高負荷レベルおよび低負
荷レベルの両方において、最適効率レベルで、着た紘最
適効率レベルの近傍で動作することができる電動機に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to electric motors, and in particular to electric motors that are capable of operating at optimal efficiency levels and near optimal efficiency levels at both high and low load levels. Regarding electric motors.

従来技術１発明が解決しようとする問題点電動機の固定
子および回転子の積層鋼板におけるパワー損失、および
、成る場合における励磁巻線におけるパワー損失は空隙
部において要求される磁束に依存する。磁束は、与えら
れた巻線電流（５）　Ｒ７、 について電動機が発生し得るトルクを決定するｉｔその
理由は、トルクを発生するのは磁束と電流との相互作用
であるからである。単相および多相交流電動機を含む従
来形の電動機においては、宵１動機に負担させられる負
荷トルクにかかわりなく、与えられた電源電圧について
、磁束は一定である。Prior Art 1 Problem to be Solved by the Invention The power loss in the laminated steel plates of the stator and rotor of an electric motor, and in the case of excitation windings, depends on the magnetic flux required in the air gap. The magnetic flux determines the torque that the motor can generate for a given winding current (5) R7, it is the interaction of the magnetic flux and the current that generates the torque. In conventional motors, including single-phase and polyphase AC motors, the magnetic flux is constant for a given supply voltage, regardless of the load torque imposed on the motor.

しかし、電動機に負担させられる負荷トルクが、電動機
の全負荷トルクよシ小である場合には、空隙における高
い磁束密度は不必要である。したがって、鋼板積層部に
おける高い磁束密度もまた不必要である。However, if the load torque imposed on the motor is less than the full load torque of the motor, a high magnetic flux density in the air gap is unnecessary. Therefore, high magnetic flux densities in the steel plate laminates are also unnecessary.

現在、誘導電動機とともに用いられる制御装置の一形式
は力率制御装置である。このものにおいては、位相制御
されるサイリスタスイッチ又はトライアックが用いられ
るが、該サイリスタスイッチ又はトライアックは、負荷
トルク、したがって電動機固定子電流が所定値よシ小で
あるときはいつでも、電流波形の各半サイクルを越える
部分について、電動機への電圧および電流供給を遮断す
る。サイリスタの導通開始の位相角、したが−）二１　
（６） サイリスクによって供給電圧および電流が遮断される名
手サイクルにおける時間長は、固定予電１流負荷トルク
、宙、動機滑り、又は負荷の其の他の条ｆ４により変化
させられる。このことは、固定子電流が比較的小であシ
したがってサイリスタスイッチングの位相角が電流の零
通過点の後へと遅延させられ得る場合には、鉄心磁気回
路における全エネルギ４′８失を減少させる効果を奏す
る。しかし、このサイリスタ導通の位相制御は、電動機
が電源から高調波電流をひき出すことを生じさせ、それ
ゆえ望ましくないことである。壕だ、サイリスタ自身に
おけるエネルギ損失は、該サイリスクが電流波形の零通
過点においてスイッチされるよシもむしろ位相制御され
る場合において比較的大であり、【７たがって、電動機
巻線に比較的大電流が流れるときのサイリスタのエネル
ギ損失は、電動機の可変負荷についての典型的なデユー
ティサイクルにおける低電流時の鉄心におけるエネルギ
損の低減という利益を完全に相殺する可能性がある。One type of control device currently used with induction motors is a power factor control device. In this, a phase-controlled thyristor switch or triac is used which changes each half of the current waveform whenever the load torque, and therefore the motor stator current, is less than a predetermined value. Cut off the voltage and current supply to the motor for the portion exceeding the cycle. The phase angle of the start of conduction of the thyristor, but -)21
(6) The length of time in the virtuoso cycle during which the supply voltage and current are cut off by the sirisk is varied by the fixed pre-current load torque, suspension, motor slip, or other factors f4 of the load. This reduces the total energy loss in the core magnetic circuit if the stator current is relatively small and therefore the phase angle of the thyristor switching can be delayed after the current zero crossing. It has the effect of However, this phase control of thyristor conduction causes the motor to draw harmonic currents from the power supply and is therefore undesirable. However, the energy loss in the thyristor itself is relatively large when the thyristor is phase controlled rather than switched at the zero crossing point of the current waveform, The energy losses in the thyristor when carrying high currents can completely offset the benefit of reduced energy losses in the core at low currents in typical duty cycles for variable loads of motors.

本発明の目的の一つは、磁束密度が負荷トルクに応じて
変化させられ、それによシ、電動機効率が改善されるよ
うな電動機を提供することにある。One of the objects of the present invention is to provide an electric motor in which the magnetic flux density is varied depending on the load torque, thereby improving motor efficiency.

問題点を解決するための手段 本発明においては、１つの巻線であって、し１つの巻線
は電源に接続された共通の相の電気コイルの第１の複数
個を有！〜、該コイルがコイル群の複数個を形成し、該
コイル群の各個がそれぞれの極に対応しており、該コイ
ルの第２の複数個は永久的に直列に接続されかつ第１の
セットを形成し該コイルの第２のセットは該コイルの他
の１つ又は該コイルの第３の複数個によシ構成され、該
第３の複数個のコイルは永久的に直列に接続され、該コ
イルの第２のセットのコイルは対応する極の極ピッチに
関係した配置を有し、該配置は、対応する極の極ピッチ
に関し、第１のセットの該コイルの配置と同一であるか
又は対応的であるもの；該セットを第１の形態又は第２
の形態に接続させるためのスイッチング手段であって、
第１の形態は第１および第２セツトを油動に接続する形
態であシ、第２の形態は第２セツトのコイルをそれ自身
の対応部コイル又は第１セツトの対応部コイルと並列に
接続する形態であるもの； 電動機に負担させられる負荷トルク又は該負荷トルクに
依存するノｆラメータを検知する手段；および、 該検知する手段に応答し、該スイッチング手段を動作さ
せ、該コイルを第１又は第２の形態に接続する制御手段
であって、典型的なデユーティサイクルにわたりエネル
ギ損失を低位に維持しつつ、負荷によ如要求される電動
機出力および電動機トルクを発生させることかできるも
の； を具備する交流電動機、が提供される。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, one winding has a first plurality of common phase electrical coils connected to a power supply! ~, the coils form a plurality of coil groups, each member of the coil group corresponding to a respective pole, the second plurality of coils being permanently connected in series and connected to the first set. and the second set of coils is configured with another one of the coils or a third plurality of the coils, the third plurality of coils being permanently connected in series; The coils of the second set of coils have an arrangement related to the pole pitch of the corresponding poles, and the arrangement is the same as the arrangement of the coils of the first set with respect to the pole pitch of the corresponding poles. or corresponding; the set in the first form or in the second form;
A switching means for connecting in the form of
The first configuration connects the first and second sets in a hydraulic manner, and the second configuration connects the coils of the second set in parallel with its own counterpart coil or with the counterpart coil of the first set. means for detecting a load torque borne by the electric motor or a parameter dependent on the load torque; and, in response to the detecting means, operating the switching means to cause the coil to switch to the first position. control means connected to the first or second configuration, which is capable of producing the motor output and motor torque as required by the load, while maintaining low energy losses over a typical duty cycle; An alternating current electric motor is provided, comprising;

該交流電動機は、単相電動機又は多相電動機であること
ができる。例えば３相電動機の場合には、コイルの第１
の複数個が３個存在し、該第１の複数個の各個には別々
の相の電流が供給される。The AC motor can be a single phase motor or a polyphase motor. For example, in the case of a three-phase motor, the first
There are three plurality of first plurality, and currents of different phases are supplied to each of the first plurality.

コイルの第１の複数個の各個は固定子コイル又は回転子
コイルであることができ、又は、固定子および回転子は
コイルの第１の複数個の各個を有することができる。又
は、多相電動機においては固定子および回転子はコイル
の第１の複数個を複数個有することができるが、この場
合該コイルの第１の複数個の数は電源の相数に等しい。Each member of the first plurality of coils can be a stator coil or a rotor coil, or the stator and rotor can have each member of the first plurality of coils. Alternatively, in a polyphase motor, the stator and rotor can have a plurality of first plurality of coils, where the number of the first plurality of coils is equal to the number of phases of the power supply.

実施例 第２図を参照すると、違常の３相巻線であって、それぞ
れが６０°の位相波が沙を有し、各極各相当如３個のス
ロットを有し、コイルが１スロット分だけ短いピッチと
されている２極からなるコイルの断面図が示される。Ａ
ｌＡｌ、Ａ２Ａ２、Ａ３Ａ３５　ＡＩ　ＯＡＩ　０１Ａ
Ｉ　ＩＡＩ了、およびＡ１２Ａ１２は１相に属する各コ
イルのそれぞれの終端を示しておシ、他の２相はその巻
線軸が２重ポールピッチのｉだけ転置されて配列される
。Referring to FIG. 2 of the embodiment, there is an unusual three-phase winding, each with a 60° phase wave, each pole has three slots corresponding to each pole, and the coil has one slot. A cross-sectional view of a coil consisting of two poles whose pitch is shortened by that amount is shown. A
lAl, A2A2, A3A35 AI OAI 01A
IIAI and A12A12 indicate the respective terminal ends of each coil belonging to one phase, and the other two phases are arranged with their winding axes transposed by a double pole pitch i.

第３図と第４図を参照すると、各相のコイルは異なった
形態で接続されることができ、それぞれの形態は所定の
供給電圧の下でモータに課される負荷トルクに対して適
当な特定の磁束レベルを生じさせることが示されている
。Referring to Figures 3 and 4, the coils of each phase can be connected in different configurations, each configuration being appropriate for the load torque imposed on the motor under a given supply voltage. It has been shown to produce certain magnetic flux levels.

第３図の配列において、各極における１つの相に属する
３個のコイルは直列に接続されている。In the arrangement of FIG. 3, three coils belonging to one phase at each pole are connected in series.

すなわち１つの極グループを形成するために１つの極に
おいてＡｌＡｌはＡ２Ａ２に接続され、Ａ２Ａ２はＡ３
Ａ３に接続されており、また他の１つの極グループを形
成するために次の極においてＡｌ０ＡＩＯはＡｌ　ｌ　
Ａｌ了に接続され、Ａ１１ＡｌｌはＡｌ　２Ａ１２に接
続される。図示されるように２つの極グループは互に絶
縁されているが、それらの極グループはスイッチＳＩ　
Ｓ２および８、を用いて電圧供給端子ＡＢ間に相互に直
列にもまた並列にも接続されうろことが容易に理解され
る。スイッチＳｌ　と８．のみが閉じられるときは、２
つの極グループは高トルク運転に対して必要とされるよ
うに並列に接続され、一方スイッチＳ３のみが閉じられ
るときは、２つの極グループは低トルク運転に対して必
要とされるように直列に配列される。That is, AlAl is connected to A2A2 in one pole to form one pole group, and A2A2 is connected to A3.
Al0AIO is connected to A3 and in the next pole to form another pole group, Al0AIO is connected to Al l
A11All is connected to Al2A12. The two pole groups are isolated from each other as shown, but they are connected to the switch SI
It will be readily understood that S2 and S8 can be connected between the voltage supply terminals AB both in series and in parallel. switch SL and 8. When only is closed, 2
Two pole groups are connected in parallel as required for high torque operation, while when only switch S3 is closed, two pole groups are connected in series as required for low torque operation. Arranged.

１相巻線に対応する磁束密度はその巻線の全直列コイル
の実効巻回数の総数に逆比例する。１相巻線のコイルか
スイッチＳ３を閉じることによって直列となるときは、
該巻線の巻回数の実効的な数は該巻線の全コイルの全巻
回数の総和である。The magnetic flux density corresponding to a one-phase winding is inversely proportional to the total number of effective turns of all series coils in that winding. When the coil of the 1-phase winding becomes series by closing switch S3,
The effective number of turns of the winding is the sum of all the turns of all the coils of the winding.

しかしスイッチＳＩ　Ｓ！を閉じることによって並列に
コイルを接続することによって該巻線における巻回数の
実効的な数は減少されそれによって磁束密度を増加させ
る。例えば、もし第２図に示される相巻線のすべてのコ
イルが同じ巻回数を有するとすれば、並列接続モードの
際の巻線の巻回数の実効的な数は直列接続の場合に比較
して医に減少される。３相各相におけるスイッチ８１．
Ｓ、およびＳＩの動作をモータ手段（完全には示されて
いない）に課せられるトルクに応じて開放および閉成す
るように制御するために、スイッチコントローラ（第１
図）を作動させるモータ電流を１又はそれ以上の相にお
いて検出する手段が設けられる。スイッチコントローラ
はモータに昧せられる瞬間的な負荷トルクに対して極グ
ループを適当なモードに接続するようにスイッチＳ　１
　ｒ　Ｓ　＊およびＳ３を自動的に作動させる。スイッ
チＳ１＋８１およびＳ３は電子的スイッチング装置、例
えばサイリスタ、トランジスタなどで構成される。But switch SIS! By connecting the coils in parallel by closing the coils, the effective number of turns in the winding is reduced, thereby increasing the magnetic flux density. For example, if all the coils of the phase windings shown in Figure 2 have the same number of turns, the effective number of turns of the windings in parallel connection mode will be less than in series connection. The patient will be reduced to a doctor. Switches 81 in each of the three phases.
A switch controller (first
Means are provided for detecting the motor current operating the motor in one or more phases. The switch controller switches switch S1 to connect the pole group to the appropriate mode for the instantaneous load torque imposed on the motor.
Activate r S * and S3 automatically. Switches S1+81 and S3 are constituted by electronic switching devices, such as thyristors, transistors, etc.

上述した方法で極グループのスイッチ切換を行うことに
よりモータ中のエネルギー損失が一層低くなυ壕だ定め
られた電流に対する力率が増加する結果となる。接続の
スイッチ切換は負荷電流又はトルクの丁度１つの予め設
定された値においてなされることができ、又その代りに
いくつかの変更が多数の負荷電流および狗荷トルクにお
いてなされることができ、その場合においては多数の接
続モードが用意される。後者の選択は、２極よシ多くの
極を有するモータに特に適しており、その場合極グルー
ゾは直列、直並列又は並列の形態で接続されるであろう
。Switching the pole groups in the manner described above results in lower energy losses in the motor and an increased power factor for a given current. Switching of connections can be made at just one preset value of load current or torque, or alternatively several changes can be made at a number of load currents and torques, the In some cases, multiple connection modes are provided. The latter option is particularly suitable for motors with more than two poles, in which case the pole grooves may be connected in series, series-parallel or parallel form.

これまでにおいて指摘したように、本発明は、適当なコ
イル接続がおる特定の範囲の値の負荷トルクとモータ供
給電流での使用に対してなされることができ、またこの
範囲から外れた負荷トルク又はモータ供給電流に対して
は異なったコイル接続がなされる。このようなコイル接
続の制御は、そのデユーティサイクル（ｄｕｔｙ　ｏｙ
ａｌｅ）期間中、ある範囲の負荷トルクとモータ供給電
流のもとで使用されるモータにおけるエネルギー損失の
減少をもたらす。他の利点は所貫胃「ソフトスタート」
特性がえられることであシ、それによってモータは起動
に際して電源からの電流を低下させ、機械的な力を低下
させ、起動期間中に使用するエネルギーをもより僅かな
ものとすることができる。このことは所望のコイル接続
を選択するにあたり、センサと接続したコントローラの
動作によって達成される。本発明においてそれが交流モ
ータに適用されるとき、そしてまたサイリスタが固定子
コイルおよび適当な場合には回転子コイルを１つの接続
モードから他の接続モードに切換えるために用いられる
ときは、該サイリスタは電流のゼロ通過時点において又
は比較的それに接近した時点でオンとなる。２モード制
御装置に用いられるスイッチング装量は、モータの固定
子コイルおよびある場合には回転子コイルの複数区分を
、固定子電流と負荷トルクが比較的低いときには直列に
接続し、固定子電流と負荷トルクが全負荷定格値に関し
て高いときには並列に接続する。２よシ多くの接続モー
ドが用いられるときは、コイルは固定子電流又は負荷ト
ルクに応じて種々の直列、並列および直並列の配置に切
り換えられる。コイル接続の切換えは、多相モータの各
相において、又は単相モータにおいて、センサの出力に
応じて迅速に行われるものであり、該センサは固定子電
流、固定子電圧９回転子電流、スリップ、負荷トルク、
又は該モータが作動するのに必要とされる瞬間的トルク
の他の適当な指示装置に依存する信号を生ずる。その結
果としてそのコイルを低トルクモードの運転状態に接続
したモータに加えられる負荷トルクが急激に増加したと
きは、モータの失速を防ぐために高トルクモードに復帰
させる。モータのコイル自動切換装置の特徴は、同じ枠
組サイズに対しまたモータ定格の他の重要パラメータの
値が同じであるものに対し通常生ずる値よシも高い最大
トルクを実用的に発生するということである。As previously pointed out, the present invention can be made for use with a particular range of values of load torque and motor supply current with suitable coil connections, and also for use with load torques outside this range. Or different coil connections are made for the motor supply current. Control of such coil connection is based on its duty cycle (duty cycle).
ale) results in a reduction in energy losses in the motor used under a range of load torques and motor supply currents. Another advantage is the "soft start"
This characteristic allows the motor to draw less current from the power supply during start-up, to reduce mechanical forces, and to use less energy during start-up. This is accomplished by the operation of a controller connected to the sensor in selecting the desired coil connection. In the present invention when it is applied to an alternating current motor and also when the thyristor is used to switch the stator coil and, where appropriate, the rotor coil from one connection mode to another, the thyristor turns on at or relatively close to the zero crossing of the current. The switching arrangement used in two-mode controllers connects multiple sections of the motor's stator coil and, in some cases, the rotor coil, in series when the stator current and load torque are relatively low; Connect in parallel when the load torque is high relative to the full load rating. When more than two connection modes are used, the coils are switched into various series, parallel and series-parallel arrangements depending on the stator current or load torque. The switching of the coil connections is carried out quickly in each phase of a polyphase motor or in a single-phase motor depending on the output of a sensor, which detects stator current, stator voltage, rotor current, slip , load torque,
or other suitable indication of the instantaneous torque required for the motor to operate. As a result, when the load torque applied to the motor connected to the low torque mode operating state suddenly increases, the motor is returned to the high torque mode in order to prevent the motor from stalling. The feature of the motor coil automatic switching device is that it can practically generate a maximum torque that is higher than that normally occurring for the same frame size and for the same values of other important parameters of the motor rating. be.

第４図を参照すると、別の配列が示されており、ここで
はそれぞれの極グループからのコイルＡｌＡｌとＡ１υ
＾ｌυは、ス１ツナｓ３すφを囲さく１５） スイッチＳ１と８８を閉じたとき共に並列に接続され、
またスイッチｓｌとｓｌを開きスイッチＳ３のみを閉じ
たとき直列に接続される。第３図の配列におけると同様
に、並列接続は高負荷トルク運転用に用いられ直列接続
は低トルク運転用に用いられる。コイルＡｌＡｌとＡＩ
　ＯＡＩ１はそれぞれ、Ａ２Ａ２ＸＡ３Ａ３．ＡＩ　Ｉ
ＡＩ　１およびＡＩ　２Ａ１２に比しコイル当シ２倍の
巻回数を有する。第４図から理解されるように１スイツ
チＳｓが開きスイッチＳ１とＳ！が閉じたときには、ｉ
続モードは直並列にされる。その理由はコイルのうちの
あるもの、すなわちコイルＡＩＡ丁とＡＩ　ＯＡＩ　Ｏ
は並列であるが、これらの並列コイルは他の直列コイル
、すなわちコイルＡ２Ａ２゜Ａ３Ａ３．ＡＩＩＡＩＩ、
およびＡ１２Ａ丁１と直列になるからである。第４図に
関しては、並列に接続されうるコイルＡｌＡｌとＡｌ０
Ａ１０ｉｔ：それぞれ対応する極に関し、同一の又は対
応する位置に配置され、それによって１つの極のコイル
ＡＩＡ丁は他の極のコイルＡｌ０ＡＩＯの相対物ｔ１１
１り となる。第３図においてコイルＡＩＡ丁、Ａ２Ａ２、Ａ
３Ａ３は１つの極に関し、コイルＡ１゜Ａｌ０１Ａｌ　
ｌ　Ａｌ　ｌ、Ａｌ　２Ａ１２が他の極に関してなって
いるのと同様な位置を占有し、そのために１つの極に対
応して並列接続の１つの腔中におけるすべてのコイルは
、他の肢において、他の極に対応している相対物を有す
ることになる。Referring to FIG. 4, another arrangement is shown, where the coils AlAl and A1υ from each pole group are
＾lυ surrounds s1 s3 φ15) When switches S1 and 88 are closed, they are connected in parallel,
Further, when the switches sl and sl are opened and only the switch S3 is closed, they are connected in series. As in the arrangement of FIG. 3, parallel connections are used for high load torque operation and series connections are used for low torque operation. Coil AlAl and AI
OAI1 is A2A2XA3A3. AI I
It has twice the number of turns per coil compared to AI 1 and AI 2A12. As understood from FIG. 4, one switch Ss opens and switches S1 and S! When closed, i
Continuation mode is done in series and parallel. The reason is that some of the coils, namely coil AIA and AI OAI
are parallel, but these parallel coils are connected to other series coils, namely coils A2A2°A3A3 . AIIAII,
This is because it is in series with A12A1 and A12A1. Regarding FIG. 4, the coils AlAl and Al0 can be connected in parallel.
A10it: arranged in the same or corresponding position with respect to the respective corresponding pole, so that the coil AIA of one pole is the counterpart of the coil AIO of the other pole t11
Become one. In Figure 3, coils AIA, A2A2, A
3A3 relates to one pole, coil A1゜Al01Al
l Al l, Al 2A12 occupies a position similar to that with respect to the other pole, so that all the coils in one cavity of the parallel connection corresponding to one pole, in the other limb, It will have a counterpart corresponding to the other pole.

複数の接続モードが各極グループからの１又は更に多く
のコイルの直列、並列又は直並列配置を用いることによ
って可能である。Multiple connection modes are possible by using series, parallel or series-parallel arrangements of one or more coils from each pole group.

同様の直列、直並列又は並列巻線配列が、単層で端数ス
ロット形の巻線に対しても、合成起電力が大きさおよび
位相において等しくなっているコイル又はコイル群が並
列接続されるように選択されている場合には使用され得
る。このような並列接続されるべきコイル又はコイル群
は各様において同一の位置から選択される。A similar series, series-parallel, or parallel winding arrangement can be applied to single-layer, fractional-slot windings, such that coils or groups of coils whose combined emf is equal in magnitude and phase are connected in parallel. Can be used if selected. The coils or groups of coils to be connected in parallel are selected from the same position in each case.

第５図には、本発明を具体化したモータに使用するのに
適したセンサが示される。センサは、モータ供給電源の
１相から導かれる電圧源Ｖにょっ（１６） て付勢される第１巻線２をそなえた鉄心１を有する。鉄
心１は好適には全負荷モータ電流の約５０係以下では飽
和を開始しないような成層された鋼又はフェライトで構
成される。■相分のモータ供給電流工（第６図）の全部
又は一部を流す少くとも１本の電線３（低電流用の巻線
であってよい）が鉄心１中に位置づけられ、該電流は電
圧源Ｖが導かれる供給相と同じ供給相の電流（又はその
一部）である。鉄心１はまた実質的に第６図に示される
ような特性を有する信号ｖＴを論理回路に出力する第２
巻＃４を有し、該論理回路において該電圧ｖＴは予め設
定された基準電圧ＶＲ（第６図参照）と比較され、モー
タコイルのスイッチング全ｆｔ１Ｊ御するために使用さ
れる。電圧源Ｖから付勢される巻線２は、直列又は並列
に接続され巻線２を横切って配置される抵抗とキャノｆ
シクーの回路網５゜６．７および８を有し、特定の選択
されたモータ負荷において鉄心１の磁化を平衡させるた
めに（電圧信号を位相シフトすることによって）該巻線
の電流をモータ電流の位相と同相にする。巻線４からの
出力ＶＴは通常整流され、そのレベルを調節するために
減衰させられることもできる。FIG. 5 shows a sensor suitable for use in a motor embodying the invention. The sensor has an iron core 1 with a first winding 2 energized by a voltage source V (16) derived from one phase of the motor supply. The core 1 is preferably constructed of stratified steel or ferrite which does not begin to saturate below about 50 parts of full load motor current. ■At least one electric wire 3 (which may be a winding for low current) carrying all or part of the phase motor supply current (Fig. 6) is located in the iron core 1, and the current is It is the current (or part of it) of the same supply phase from which the voltage source V is led. The iron core 1 also has a second core which outputs a signal vT to the logic circuit having characteristics substantially as shown in FIG.
In the logic circuit, the voltage vT is compared with a preset reference voltage VR (see FIG. 6) and used to control the switching of the motor coils. A winding 2 energized from a voltage source V is connected in series or in parallel with a resistor placed across the winding 2 and a canopy f.
6.7 and 8 of the windings (by phase shifting the voltage signal) to balance the magnetization of the core 1 at a particular selected motor load. be in phase with the phase of The output VT from winding 4 is typically rectified and can also be attenuated to adjust its level.

第５図において、ＩＯＬ、ＩｒＬ、およびＩＮＬは、そ
れぞれモータへ供給する１相についての過負荷電流、全
負荷電流および無負荷電流又は非常に僅かな負荷電流を
示す。In FIG. 5, IOL, IrL, and INL represent overload current, full load current, and no load current or very little load current, respectively, for one phase feeding the motor.

本発明を具体化するモータにおいて上述したセンサに関
する種々の変形が、そして実際に異なったセンサが設け
られることが容易に認識される。It will be readily appreciated that various variations on the sensors described above and indeed different sensors may be provided in motors embodying the invention.

例えばモータ電流が電流変成器の一次巻線に流され、該
電流変成器で生じた二次電流又は電圧が必要な制御信号
を提供するために単独で、あるいは電圧変成器又は電圧
分割器の出力と組合せて使用されうる。For example, motor current is passed through the primary winding of a current transformer, and the secondary current or voltage produced in the current transformer is used alone or at the output of a voltage transformer or voltage divider to provide the necessary control signals. Can be used in combination with

第１図は、本発明を具体化したモータに対する全体の制
御システムのブロック図を示す。第６図において、鉄心
１、電圧巻線２、電流巻線３、および信号巻線４をそな
えるセンサは、その出力を精密型整流回路９に供給し、
該整流回路９は整流された出力電圧信号ｖＴをコン・母
レータ１０に入力として与え、該コン・量レータ１０に
おいてｖＴは、可変抵抗１１によってその値がセットさ
れている予め設定された基準電圧Ｖｒｅｆと比較される
。第１図において符号１２は共通基準電圧線である。コ
ンパレータ１０からの出力は、ＶＴ）　Ｖｒ　ｅ　ｆの
とき論理゛１＃とｆｚｐ、ＶＴ（Ｖｒｅｆのとき論理″
′０″とナル。コン・量レータ１０からの出力は、イン
バータ１３（その入力に対し反転した論理レベルで出力
を生ずる）とスイッチ回路２５に通ずる線１４に供給さ
れ、該スイッチ回路２５はもし線１４上の信号が論理″
０”であるならば開放しまた該信号が論理″１”である
ときは閉成される。インバータの出力はスイッチ回路１
６に通ずる線１５に供給され、該スイッチ回路１６は、
線１５上の信号が論理″′０”であるとき開放し、該信
号が論理″１”であるとき閉成する。コンパレータの出
力はまた微分回路１７に供給され、またインバータの出
力は微分回路１８に供給される。各微分回路は、該微分
回路への入力が論理″０＃から論理″１”に変化すると
きのみ論理″１＃においてビークとなる出力ｉ？ルスを
生ずる。両微分回路は単安定回路１９に接続され、該単
安定回路１９は論理″１＃において入力・！ルスを受け
たことに応じて、論理″１＃において短期間、例えば２
５ミリ秒の聞出力を生ずるように作動させられる。オア
スイッチ回路２０は常時閉じられているが、線２１又は
２２からの入力が論理″１＃になると開放する。スイッ
チ回路２０と２５との間に直列モードスイッチａｇ（第
３図および第４図参照）用の駆動回路２３があシ、該ス
イッチＳ３は駆動回路の付勢に応答して閉成され、駆動
回路が消勢されるとき開放する。同様にスイッチ回路２
０と１６との間に並列モードスイッチＳ１およびＳｌ用
の駆動回路２４があシ、これらスイッチＳ！。FIG. 1 shows a block diagram of an overall control system for a motor embodying the invention. In FIG. 6, a sensor comprising an iron core 1, a voltage winding 2, a current winding 3, and a signal winding 4 supplies its output to a precision rectifier circuit 9;
The rectifier circuit 9 supplies the rectified output voltage signal vT to a converter/generator 10 as an input, where vT is a preset reference voltage whose value is set by a variable resistor 11. It is compared with Vref. In FIG. 1, reference numeral 12 is a common reference voltage line. The output from the comparator 10 is VT).
'0'' and null. The output from the converter/quantizer 10 is fed to a line 14 leading to an inverter 13 (which produces an output at the inverted logic level with respect to its input) and a switch circuit 25, which The signal on line 14 is logic''
If the signal is logic "0", it is opened, and if the signal is logic "1", it is closed. The output of the inverter is connected to the switch circuit 1.
6, said switch circuit 16 is supplied with a line 15 leading to
It is open when the signal on line 15 is a logic "0" and closed when the signal is a logic "1". The output of the comparator is also supplied to a differentiating circuit 17 and the output of the inverter is supplied to a differentiating circuit 18. Each differentiator has an output i? that peaks at logic "1#" only when the input to the differentiator circuit changes from logic "0#" to logic "1". causes russ. Both differentiating circuits are connected to a monostable circuit 19 which, in response to receiving an input ! pulse at logic "1#, outputs a signal at logic "1#" for a short period of time, e.g.
It is activated to produce a 5 millisecond hearing output. The OR switch circuit 20 is normally closed, but opens when the input from the line 21 or 22 becomes logic ``1#''. The switch S3 is closed in response to energization of the drive circuit and opens when the drive circuit is de-energized.
0 and 16, there is a drive circuit 24 for the parallel mode switches S1 and Sl, these switches S! .

Ｓ、は駆動回路２４が付勢されるとき閉成され、該駆動
回路が消勢されるとき開放する。S, is closed when the drive circuit 24 is energized and open when the drive circuit is deenergized.

センサの出力電圧ｖＴ（第６図参照）が基準電圧ｖＲ以
上に上昇するたびに、単安定回路１９はその出力を論理
″１”とし、核単安定回路はスイッチ回路２０を上述し
た短期間の間開放し、スイッチ駆動回路２３．２４への
電力供給を阻止するのでスイッチＳｌ　、Ｓ、、Ｓ、は
開放し、同時に線１４上の信号は論理′°１＃に、また
ａ１５上の信号は論理１１０′″になる。したがってス
イッチ１６は開放し、スイッチ２５は閉成し、スイッチ
２０が該短期間の終了後に再び閉じるとき、これら閉成
スイッチ２０．２５はスイッチ駆動回路２３の付勢を確
保して直列モードスイッチＳ３を閉じる。Each time the output voltage vT of the sensor (see Figure 6) rises above the reference voltage vR, the monostable circuit 19 sets its output to logic "1", and the nuclear monostable circuit switches the switch circuit 20 into the above-mentioned short-term state. The switches Sl, S, , S are opened to prevent power supply to the switch drive circuits 23, 24, and at the same time the signal on line 14 goes to logic '°1#, and the signal on a15 goes to logic '°1#. Logic 110''. Therefore, switch 16 opens, switch 25 closes, and when switch 20 closes again after the end of the short period, these closing switches 20.25 energize switch drive circuit 23. and close the series mode switch S3.

出力電圧ｖでが基準電圧Ｖｒｅｆ以下に降下するたびに
、線１４．１５上の論理レベルは反転してスイッチ１６
が閉じスイッチ２５が開くけれども、双方のスイッチ駆
動回路は上述した短期間の間スイッチ２０の開放によっ
て消勢され、該スイッチ２０はその後閉成してスイッチ
１６の閉成にもとづく駆動回路２４の付勢を許容し、両
釜列モードスイッチＳ１と８３を閉成する。Each time the output voltage v drops below the reference voltage Vref, the logic level on line 14.15 is inverted and the switch 16
is closed and switch 25 is opened, but both switch drive circuits are deenergized by the opening of switch 20 for the brief period mentioned above, which is then closed and the activation of drive circuit 24 based on the closing of switch 16. mode switches S1 and 83 are closed.

モータには３相巻線があるのでスイッチ駆動回路２３．
２４は３組のスイッチＳ、、Ｓ、およびＳ３を制御し、
各組のスイッチがそれぞれの相巻線に対応していること
が認識されるであろう。Since the motor has three-phase windings, the switch drive circuit 23.
24 controls three sets of switches S, , S, and S3;
It will be appreciated that each set of switches corresponds to a respective phase winding.

第７図においては、スイッチ駆動回路２３は発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）　２７とオシドトライアック２８を含ん
でいる。駆動回路２３が付勢されるとき、発光ダイオー
ド２７は光信号をオシドトライアック２８に送り、該ト
ライアック２８が導通して・平ワートライアックなどに
よυ構成されたスイッチＳ３をスイッチオンさせるよう
な出力を生ずる。駆動回路２４は発光ダイオード２９．
３０とオプトトライアック３１．３２によシ構成され、
スイッチＳ１　と８２はそれぞれノ４ワートライアック
などにより構成される。このよう力先学的技術を用いる
ことは、制御回路をモータ巻線に供給される電力回路か
ら電気的に絶縁しておく一つの方法である。In FIG. 7, switch drive circuit 23 includes a light emitting diode (LED) 27 and an oxide triac 28. In FIG. When the drive circuit 23 is energized, the light-emitting diode 27 sends an optical signal to the oscido triac 28, which conducts and switches on the switch S3, which is configured by a flatware triac or the like. produces an output. The drive circuit 24 includes a light emitting diode 29.
30 and optotriac 31.32,
The switches S1 and 82 are each constructed of a 4-watt triac or the like. Using such power bias techniques is one way to keep the control circuitry electrically isolated from the power circuitry that supplies the motor windings.

始動にあたり直列接続モードスイッチは上述したソフト
スタート状態を与えるために閉成される。Upon starting, the series connection mode switch is closed to provide the soft start condition described above.

この接続モードはモータセンサからの出力電圧ｖＴが予
め設定された電圧Ｖｉ下に降下するまで維持される。強
力な始動期間が完了した後直列又は並列モード接続が軸
上の負荷とそれに対応するモータ電流の要求度に応じて
選択される。This connection mode is maintained until the output voltage vT from the motor sensor drops below a preset voltage Vi. After the strong start period has been completed, series or parallel mode connection is selected depending on the load on the shaft and the corresponding motor current requirements.

モータの過負荷を防ぐために第１図のシステムはこの目
的のために別の電流検出回路をそなえる。To prevent overloading of the motor, the system of FIG. 1 includes a separate current sensing circuit for this purpose.

瞬間的な過負荷の下での、および始動期間における不注
意な運転を防止するために回路中に遅延時間が設定され
る。第１図において、過負荷電流変成器３３（第３図お
よび第４図をも参照）は１相の供給電流を監視して電流
の関数である電圧出力を生へ該電圧出力は精密型整流装
置３４によって整流される。整流装置からの電圧出力は
、過負荷が発生する前に許容される該１相の最大電流の
アナログである予め設定された値に抵抗３６によシセッ
トされた基準電圧ＶｏＬとコンパレータ３５によって比
較される。整流装置３４からの出力がｖｏＬを超えると
きのみコン・量レータ３５はその出力を論理″１”とす
る。もしその出力が、例えば数秒という時間中、論理″
１＃を続けるならば、その時間の終了時点で遅延回路３
７はａ２２上に論理″′１”の連続出力を生ずるように
ラッチ３８をセットする出力を生じ、それによってスイ
ッチ回路２０を開きスイッチ駆動回路２３．２４を消勢
する。ラッチ３８はその論理パ１＃の出力を取シ消すよ
うにリセットされることができ、モータ始動ボタンと結
合しうるボタン（図示せず）を操作者が押圧することに
よって発生される入力３９に応答して線２２上に論理“
０＃の出力を生ずる。Delay times are set in the circuit to prevent inadvertent operation under momentary overloads and during start-up periods. In FIG. 1, an overload current transformer 33 (see also FIGS. 3 and 4) monitors the supply current of one phase and produces a voltage output that is a function of the current.The voltage output is precision rectified. It is rectified by device 34. The voltage output from the rectifier is compared by a comparator 35 with a reference voltage VoL set by a resistor 36 to a preset value that is an analog of the maximum current allowed for that one phase before an overload occurs. Ru. Only when the output from the rectifier 34 exceeds voL, the converter/quantizer 35 sets its output to logic "1". If the output is a logic''
If 1# continues, the delay circuit 3 will be activated at the end of that time.
7 produces an output that sets latch 38 to produce a continuous logic ``1'' output on a22, thereby opening switch circuit 20 and deenergizing switch drive circuits 23,24. Latch 38 can be reset to cancel the output of its logic pin 1#, and input 39 generated by the operator pressing a button (not shown) that may be coupled to a motor start button. In response there is a logic “ on line 22.
Produces an output of 0#.

有効な供給電圧、周波数、必要なモータ電力およびシャ
フト速度は、詳細な巻線設計に影響を及ぼすとともに、
極数と固定子において選択される１極１相当りのスロッ
トの数に影響するであろう。The available supply voltage, frequency, required motor power and shaft speed will influence the detailed winding design and
It will affect the number of poles and the number of slots per pole selected in the stator.

このことは、軽負荷および重資荷状態に対しそれぞれ必
要とされる直列又は並列配列に都合よくスイッチ切換さ
れうる巻線の部分の選択を制限するであろう。第３図に
示される配列は極数が６極又はそれ以上の場合に最も便
利なものとなるであろう。第４図の配列は、２極又は４
極の機械に最も適している。種々のセンサ配置が使用さ
れうるめ一ソフトスタートの容易さに適応させるには、
第５図に示されるような相対向する電流および電圧変換
装置が最もよいであろう。This will limit the selection of parts of the winding that can be conveniently switched into the required series or parallel arrangement for light load and heavy load conditions respectively. The arrangement shown in FIG. 3 will be most useful for six or more poles. The arrangement in Figure 4 can be either 2-pole or 4-pole.
Most suitable for pole machines. Various sensor arrangements can be used to adapt the ease of soft start.
Opposing current and voltage converters as shown in FIG. 5 would be best.

本発明は、モータが比較的多くの時間部分を軽負荷で運
転されるような、例えば年尚シ１０００時間以上を２５
チ又はそれ以下の出力で運転されるような応用分野にお
ける通常のモータの代りによく適合される。このような
応用分野としては、機械工具、電気車、プロセス用機械
類、コンブレ、すおよびポンプを含む。特により高価で
低損失のものよシもむしろ比較的高損失のモータに対し
ては、モータの定格が大きいほど、コントローラの費用
を適正化するのが容易となるであろう。The present invention is suitable for driving a motor for more than 1,000 hours over 25 hours in the new year, when the motor is operated under a light load for a relatively large portion of the time.
It is well suited to replace conventional motors in applications where they are operated at high or lower power. Such applications include mechanical tools, electric vehicles, process machinery, combinations, and pumps. The higher the motor rating, the easier it will be to justify the cost of the controller, especially for relatively high-loss motors rather than more expensive, low-loss ones.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、本発明を適用したモータに対する完全制御シ
ステムのブロック図、 第２図は、６０°の位相波がシを有し各極各相あた９３
個のスロットを有する二層３相巻線の二極モータのコイ
ルの横断面図、 第３図は、第２図におけるコイルの配列と、本発明にし
たがって形成された交流モータにおいてそれらコイル間
に設けられるスイッチング装置との接続を示す回路図、 （２６） 第４図は、第２図におけるコイルの別の配列と、本発明
にしたがって形成された交流モータの他の具体例におい
てそれらコイル間に設けられたスイッチング装置との接
続を示す回路図、 第５図は、本発明にしたがって形成されるモータにおい
て用いるセンサの概略図、 第６図は、モータ入力電流に対する、第５図のセンサの
出力電圧信号の代表的な特性図、第７図は、第１図にお
ける制御システムについての代替的な部分図である。 （符号の訝明） ２・・・センサ電圧コイル、３・・・センサ電流コイル
、４・・・センサ信号コイル、９・・・整流回路、・１
０・・・コン／４レータ、１３・・・インバータ、１７
．１８・・・微分回路、１９・・・単安定回路、２０・
・・オアスイッチ回路、１６．２５・・・スイッチ回路
、２３・・・直列モードスイッチ用駆動回路、２４・・
・並列モードスイッチ用駆動回路、３３・・・過負荷電
流変成器、３４・・・整流回路、３５・・・コンミ４レ
ータ、３７・・・遅延回路、３８・・・ラッチ回路、Ｓ
　１　ｒ　Ｓ雪・・・並列モードスイッチ、Ｓ３・・・
直列モードスイッチ特許出願人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　平　岩　賢　三 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 第１頁の続き 優先権主張　＠１９８４？−１月１７日［相］イギリス
＠発　明　者　ケビン　トーツス　ウ　イイリアムズ　
ホ （Ｇ　Ｂ　）ｏ８４０１１９９ ギリス国、ランカシャー、ブリイ、グリーンマウント。 ルコム　ロード　５０４ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５９年特許願第９７６４６号 ２、発明の名称 交流電動機 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 氏名　ドナルド　フランシス　ビンズ （外１名） ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
補正命令の日付 昭和５９年７月３１日（発送日） □・ ６、補正の対象 （１）　明細書 （２）図面 ７、補正の内容 （１）　明細書の浄書（内容に変更なし）（２）図面の
浄書（内容に変更なし） ８、添付書類の目録 ［＋１浄書明細書　１通 （２）浄書図面　１通 （２） −にＱり一 手続補正書（自発） 昭和５９年８月１７日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特許願　第９７６４６号 ２、発明の名称 交流電動機 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （外　１　名） ４、代理人 ５、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」および「発明の詳細な説明
」の欄 ６、補正の内容 （１）％許請求の範囲を別紙のとおりに補正する。 （２）明細書第８頁末行乃至第９頁第１行の「それ自身
の対応部コイル又は」を削除する。 （３）明細書第１７頁第１７行目と第１８行目との間に
次の記載を挿入する。 「ここで本発明の要旨とする構成と、本発明の実施例と
の対応関係を示すと次のようになる。 すなわち本発明の交流電動機は、１つの巻線であって、
該１つの巻線は電源に接続された共通の相の電気コイル
の第１の複数個（ＡＩＡＴ′″、　Ａ２Ａ２　。 ・・・・・・Ａ１２＾１２）を有し、該コイルがコイル
群の複数個（Ａ１Ａ１．Ａ２Ａ２．Ａ３Ａ３およびＡ１
０＾１０゜Ａ１１＾１１．Ａ１２Ａ１２）を形成し、該
コイル群の各個がそれぞれの極に対応しており、該コイ
ルの第２の複数個（第３図の実施例ではＡ１Ａ１．Ａ２
Ａ２゜＾６＾６；＠４図の実施例でば＾１Ａ１．＾２＾
２．＾５＾６゜（２） ＾１１＾１１．＾１２Ａ１２　）は永久的に直列に接続
されかつＮｃｌのセットを形成し、該コイルの第２のセ
ットは核コイルの他の１つ（第４図の実施例におけるＡ
１１＾１１）又は該コイルの第３の複数個（＠３図の実
施例におけるＡ１０ＡＩＯ，Ａ１１Ａ１１　。 Ａ１２Ａ１２　）により構成され、該第３の複数個のコ
イルは永久的に直列に接続され、該コイルの第２のセッ
トのコイルは対応する極の極ピッチに関係した配置を有
し、該配置は、対応する極の極ピッチに関し、第１のセ
ットの該コイルの配置と同一であ石か又は対応的である
もの； 該セット？、第１の形態又は第２の形態に接続させる六
めのスイッチング手段（８＋、８２．ａ３）であって、
第１の形態は第１および第２セ、トを直列に接続する形
態であり、第２の形態は第２セツトのコイルを第１セツ
トの対応部コイルと並列に接続する形態であるもの； 電動機に負担させられる負荷トルク又は該負荷トルクに
依存するパラメータを検知する手段（ｍ１図およびｍ５
図における１乃至３）；および、＃検知・する手段に応
答し、該スイッチング手段を動作させ、該コイルを第１
又は第２の形態に接続する制御手段（第１図における４
および９乃至２５）であって、典型的なデユーティサイ
クルにわたりエネルギ損失を低位に維持しつつ、負荷に
より要求される電動機トルクよび電動機トルクを発生さ
せることができるもの； をＡＩしている。 上記本発明によれば、第３図および第４図に示される実
施例以外にも、コイル＾１０Ａ１０とＡ１１＾１１　に
よって上記第２のセットを形成させ、スイッチＳ１およ
びＳ２の閉戊時、該コイル　＾１０Ａ２Ａ２　と並列接
続させることもできる。」（４）明細書第１７頁第４行
〜第７行の「そのために１つの極に対応して・・・・・
・相対物を有することになる。」を、ｒその九めに１つ
の極に対応して並列接続の１つの腔中に存在するすべて
のコイルＶｒ、他の時において、他の極に対応し該コイ
ルと対応する部分に配置されたコイルを有している。Ｊ
と補正する。 （５）明細書第１９頁第３行の「第５図」を「第６図」
と補正する。 （６）明細ｉ第１９頁第１６行の「第６図」をｒ第１図
１と補正する。 Ｚ　添付書類の目録 補正特許請求の範囲　１通 ２、特許請求の範囲 １．１つの巻線であって、該１つの巻線は音源に接続さ
れた共通の相の電気コイルの第１の複数個を有し、該コ
イルがコイル群の複数個を形成し、該コイル群の各個が
それぞれの極に対応しており、該コイルの第２の複数個
は永久的に直列に接続されかつ第１のセットを形成し、
該コイルの第２のセットは該コイルの他の１つ又は該コ
イルの第３の複数個により構成され、該第３の複数個の
コイルは永久的に直列に接続され、ｌＩ＊コイルの第２
のセットのコイルは対応する極の極ピッチに関係した配
置を有し、該配置は、対応する極の極ピッチに関し、第
１のセットの該コイルの配置と同一であるか又は対応的
でおるもの； 該セットを第１の形態又は第２の形態に接続させるため
のスイッチング手段であって、第１の形態はＭｌおよび
第２セツトを直列に接続する形態であり、第２の形態は
第２セツトのコイルを第１セツトの対応部コイルと並列
に接続する形態であるもの； 電動機に負相させられる負荷トルク又は該負荷トルクに
依存するパラメータを検知する手段；および、 該検知する手段に応答し、該スイッチング手段を動作さ
せ、該コイルｔｌ−第１又は第２の形態に接続する制御
手段〒あって、典型的なデー−ティサイクルにわ六りエ
ネルギ損失を低位に維持しつつ、負荷により要求される
電、動機出力および電動機トルクを発生させることがで
きるもの； を具備する交流電動機。 ２、第１のセットにおけるコイルの数が第２のセットに
おけるコイルの数に等しい、特許請求の範囲第１項記載
の電動機。 五　第１のセットにおけるコイルの数が第２のセットに
おけるコイルの数よりも大であり、それにより、コイル
セットが第２の形態に接続された場合に、コイルが直並
列配置となる、特許請求の範囲第１項記載の電動機。 ４、　コイルの第１の複数個が固定子コイルである、特
許請求の範囲＠１項から第３項までのいずれかに記載の
電動機。 ５、　コイルのＭｌの複数個が回転子コイルでろゐ、特
許請求の範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の
電動機。 ６、　コイルの第１のｖＩ数個の１方が固定子コイル、
第１の複数個の他方が回転子コイルである、特許請求の
範囲第１項から第３項までのいずれかに記載の電動機。 Ｚ　第１の形態と第２の形態の間のスイッチングが電動
機の負荷トルクに従って行われる、特許請求の範囲第１
項から第３項までのいずれかに記載の電動機。 ａ　電動機が多相電源から電力供給され、該コイルの第
１の複数個が複数個設けられ、該コイルのＩＭｌの複数
個の数は電源の相数に等しい、特許請求の範囲１Ｍ１項
記載の電動機。 ９、　該スイッチング手段が電気スイッチ装置を特徴す
る特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれかに記
載の電動機。 １０、検知手段が電動機への電力供給用電源の１つの相
における電動機ｗ流を特徴する特許請求の範囲哨１項か
ら第９項才でのいずれかに記載の電動機。 １１、雪動慣Ｗ康が電、磁石装置を用いて検知され、該
電磁石装着には信号ｇＦ流が供給され、該信号電流は電
源の相の１つにおける電動機Ｗ流の関数であり、該電磁
石装置は同じ相から得られ六信号電圧を印加し、さらに
移相手段が設けられ、該移相手段は２つの信号の位相を
相互に一致させる、特許請求の範囲第１０項記載の電動
機。 １２、始動時に、コイルの第１の複数個の各個における
コイルはすべて直列、または直並列に接続され、低下さ
れ念磁束レベルおよび減少でれた電動機Ｗ流とされる。 特許請求の範囲第１項から第１１項までのいずれかに記
載の電動機。 １５、該検知手段は負荷トルクの関数である出力電圧を
発生し、該スイッチング手段は、該出力電圧が基準電圧
より大であるか小であるかに従って第１又は第２の形態
におけるセットを接続するように動作する、特許請求の
範囲第１０項または第１１項に記載の電動機。 １４、＃スイッチング手段が１方の形態から他方の形態
へセットの接続を変化させるよう動作している間、両方
のセットのコイルへの電力供給が中断され石、特許請求
の範囲第１項から第１３項までのいずれかに記載の電動
機。Fig. 1 is a block diagram of a complete control system for a motor to which the present invention is applied, and Fig. 2 shows a 60° phase wave with a 93°
FIG. 3 shows the arrangement of the coils in FIG. (26) FIG. 4 shows an alternative arrangement of the coils in FIG. 5 is a schematic diagram of a sensor used in a motor formed according to the invention; FIG. 6 is an output of the sensor of FIG. 5 with respect to motor input current; FIG. A representative characteristic diagram of the voltage signal, FIG. 7, is an alternative partial diagram for the control system in FIG. (Question about the symbols) 2... Sensor voltage coil, 3... Sensor current coil, 4... Sensor signal coil, 9... Rectifier circuit, 1
0...Converter/4 regulator, 13...Inverter, 17
．． 18... Differential circuit, 19... Monostable circuit, 20.
...OR switch circuit, 16.25... Switch circuit, 23... Series mode switch drive circuit, 24...
- Drive circuit for parallel mode switch, 33... Overload current transformer, 34... Rectifier circuit, 35... Commuter 4 regulator, 37... Delay circuit, 38... Latch circuit, S
1 r S snow...parallel mode switch, S3...
Series Mode Switch Patent Applicant Patent Attorneys Akira Aoki, Patent Attorney Kazuyuki Nishidate, Patent Attorney Ken Hiraiwa, Patent Attorneys Akira Yamaguchi, Patent Attorney Masaya Nishiyama Continuation of page 1 Priority claim @1984? -January 17th [Sat] UK @ Inventor Kevin Tortus Williams
Ho(GB)o8401199 Greenmount, Bury, Lancashire, County of Gillis. Lecom Road 504 Procedural amendment (method) % formula % 1. Indication of the case Patent Application No. 97646 of 1982 2. Name of the invention AC electric motor 3. Person making the amendment Relationship to the case Patent applicant name Donald Francis Binns ( 4. Agent address: 8-10-5 Toranomon-chome, Minato-ku, Tokyo 105
Date of amendment order: July 31, 1980 (shipment date) □・ 6. Subject of amendment (1) Specification (2) Drawing 7. Contents of amendment (1) Engraving of specification (no change in content) ( 2) Engraving of the drawings (no change in content) 8. List of attached documents [+1 engraving specification (2) engraving drawings 1 copy (2) - Q1 Procedural amendment (voluntary) August 1982 17th Japan Patent Office Commissioner Manabu Shiga 1. Indication of the case 1982 Patent Application No. 97646 2. Name of the invention AC electric motor 3. Person making the amendment Relationship to the case Patent applicant (1 other person) 4. Agent Person 5, "Claims" and "Detailed Description of the Invention" column 6 of the specification to be amended, Contents of the amendment (1)% The scope of the claims shall be amended as shown in the attached sheet. (2) Delete "its own corresponding coil or" from the last line of page 8 to the first line of page 9 of the specification. (3) The following statement is inserted between page 17, line 17 and line 18 of the specification. ``Here, the correspondence between the configuration of the gist of the present invention and the embodiments of the present invention is as follows.In other words, the AC motor of the present invention has one winding,
The one winding has a first plurality of common phase electrical coils (AIAT''', A2A2. . . A12^12) connected to the power supply, the coil being one of the coils of the group. Multiple (A1A1.A2A2.A3A3 and A1
0＾10゜A11＾11. A12A12), each member of said coil group corresponding to a respective pole, and a second plurality of said coils (A1A1.A2 in the embodiment of FIG.
A2゜＾6＾6;＠1A1. ^2^
2. ^5^6゜(2) ^11^11. ^12A12 ) are permanently connected in series and form a set of Ncl, the second set of coils being connected to the other one of the core coils (A in the embodiment of FIG. 4).
11^11) or a third plurality of said coils (A10AIO, A11A11, A12A12 in the embodiment of FIG. 3), said third plurality of coils being permanently connected in series, said coils The coils of the second set of have an arrangement related to the pole pitch of the corresponding poles, and the arrangement is the same as the arrangement of the coils of the first set with respect to the pole pitch of the corresponding poles, or What is corresponding; the set? , a sixth switching means (8+, 82.a3) connected to the first form or the second form,
The first form is a form in which the first and second sets are connected in series, and the second form is a form in which the coils of the second set are connected in parallel with the corresponding coils of the first set; Means for detecting the load torque imposed on the electric motor or a parameter dependent on the load torque (m1 diagram and m5
1 to 3) in the figure;
Or the control means connected to the second form (4 in Fig. 1)
and 9-25) that can generate the motor torque and motor torque required by the load while maintaining low energy losses over a typical duty cycle. According to the present invention, in addition to the embodiments shown in FIGS. 3 and 4, the second set is formed by the coils ^10A10 and A11^11, and when the switches S1 and S2 are closed, the It can also be connected in parallel with the coil ^10A2A2. (4) On page 17 of the specification, lines 4 to 7, ``Therefore, corresponding to one pole...''
・It will have a counterpart. '', r the ninth of which is all the coils Vr corresponding to one pole and present in one cavity of the parallel connection, and at other times corresponding to the other pole and placed in the part corresponding to said coil. It has a coil. J
and correct it. (5) "Figure 5" on page 19, line 3 of the specification has been changed to "Figure 6."
and correct it. (6) Correct "Figure 6" in page 19, line 16 of specification i to read r, figure 1. Z List of Attached Documents Amended Claims 1 copy 2, Claims 1. A winding, the winding comprising a first plurality of electrical coils of a common phase connected to a sound source. a second plurality of coils, the coils forming a plurality of coil groups, each member of the coil group corresponding to a respective pole, the second plurality of coils being permanently connected in series and form a set of 1,
The second set of coils is constituted by another one of the coils or a third plurality of the coils, the third plurality of coils being permanently connected in series and a third of the lI* coils. 2
The coils of the set have an arrangement related to the pole pitch of the corresponding pole, and the arrangement is the same as or corresponds to the arrangement of the coils of the first set with respect to the pole pitch of the corresponding pole. a switching means for connecting the set to a first form or a second form, the first form being a form in which Ml and the second set are connected in series, and the second form being a form in which Ml and the second set are connected in series; A configuration in which two sets of coils are connected in parallel with a first set of corresponding coils; means for detecting a load torque applied to the motor in a negative phase or a parameter dependent on the load torque; and a means for detecting the load torque. control means for responsively operating the switching means and connecting the coil to the first or second configuration, while maintaining low energy losses throughout a typical duty cycle; An AC motor capable of generating the electric power, motor output, and motor torque required by the load. 2. The electric motor of claim 1, wherein the number of coils in the first set is equal to the number of coils in the second set. (v) a patent in which the number of coils in the first set is greater than the number of coils in the second set, such that when the coil set is connected in the second configuration, the coils are arranged in series and parallel; The electric motor according to claim 1. 4. The electric motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the first plurality of coils are stator coils. 5. The electric motor according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of coils Ml are rotor coils. 6. One of the first vIs of coils is a stator coil,
The electric motor according to any one of claims 1 to 3, wherein the other of the first plurality is a rotor coil. Z The switching between the first configuration and the second configuration is performed according to the load torque of the electric motor.
The electric motor according to any one of paragraphs to paragraphs 3 to 3. a) the motor is powered by a multiphase power supply, the first plurality of coils are provided, and the number of the IMIs of the coils is equal to the number of phases of the power supply; Electric motor. 9. The electric motor according to any one of claims 1 to 8, wherein the switching means is an electric switch device. 10. An electric motor according to any one of claims 1 to 9, wherein the detection means is characterized in that the electric motor current in one phase of the power source for supplying power to the electric motor is detected. 11. The snow movement current W is detected using an electromagnetic device, the electromagnetic mounting is supplied with a signal gF current, which signal current is a function of the motor W current in one of the phases of the power supply, 11. An electric motor according to claim 10, wherein the electromagnetic device applies six signal voltages derived from the same phase and is further provided with phase shifting means for bringing the two signals into phase with each other. 12. At start-up, the coils in each of the first plurality of coils are all connected in series or in series-parallel to reduce the magnetic flux level and reduce the motor W current. An electric motor according to any one of claims 1 to 11. 15. The sensing means generates an output voltage that is a function of the load torque, and the switching means connects the set in the first or second configuration according to whether the output voltage is greater or less than a reference voltage. 12. An electric motor according to claim 10 or 11, which operates to: 14. #While the switching means is operative to change the connection of the sets from one configuration to the other, the power supply to the coils of both sets is interrupted; The electric motor according to any of items up to 13.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １．１つの巻線であって、該１つの巻線は電源に接続さ
れた共通の相の電気コイルの第１の複数個を有し、該コ
イルがコイル群の複数個を形成し、該コイル群の各個が
それぞれの極に対応しておシ、該コイルの第２の複数個
は永久的に直列に接続されかつ第１のセットを形成し、
該コイルの第２のセットは該コイルの他の１つ又は該コ
イルの第３の複数個によ多構成され、該第３の複数個の
コイルは永久的に直列に接続され、該コイルの第２のセ
ットのコイルは対応する極の極ピッチに関係した配置を
有し、該配置は、対応する極の極ピッチに関し、第１の
セットの該コイルの配置と同一であるか又は対応的であ
るもの； 該セットを第１の形態又は第２の形態に接続させるため
のスイッチング手段であって、第１の形態は第１および
第２セツトを直列に接続する形態でおシ、第２の形態は
第２セツトのコイルをそれ自身の対応部コイル又は第１
セツトの対応部コイルと並列に接続する形態であるもの
；電動機に負担させられる負荷トルク又は該負荷トルク
に依存するノ９ラメータを検知する手段：および、 該検知する手段に応答し、該スイッチング手段を動作さ
せ、該コイルを第１又は第２の形態に接続する制御手段
であって、典型的なデユーティサイクルにわたシェネル
ギ損失を低位に維持しつつ、負荷によシ要求される電動
機出力および電動機トルクを発生させることができるも
の： を具備する交流電動機。 ２、第１のセットにおけるコイルの数が第２のセットに
おけるコイルの数に等しい、特許請求の範囲第１項記載
の電動機。 ３、第１のセットにおけるコイルの数が第２のセットに
おけるコイルの数よシも大であシ、それによシ、コイル
セットが第２の形態に接続された場合に、コイルが直並
列配置となる、特許請求の範四組１項記載の電動機。 ４．　コイルの第１の複数個が固定子コイルである、特
許請求の範囲記１狛から第３項までのいずれかにｔｌｉ
ｌミコ宿、動機。 ５、　コイルの第１のｂ数個が回転子コイルである、特
許請求の範囲第１頌から第３項までのいずれかに！已載
の市、動機。 ６、　コイルの第１の複数個の１方が固定子コイル、第
１の複数個の他方が回転子コイルである、特許請求の範
囲第１項から第３項までのいずれかに記載の電動機。 ７、第１の形態と第２の形態の間のスイッチングが電動
機の負荷トルクに従って行われる、特許請求の範囲第１
項から第３項までのいずれかに記載の電動機。 ８、電動機が多相電源から電力供給され、該コイルの第
１の妙数個が複数個設けられ、該コイルの第１の楡数個
の数は電源の相数に等しい、特許請求の範囲第１項記載
の電動機。 ９、該スイッチング手段が電気スイッチ装置を特徴する
特許請求の範囲第１項から第８項までのいずれかに記載
の電動機。 １０、検知手段が電動機への電力供給用電源の１つの相
における電動機電流を特徴する特許請求の範囲第１項か
ら第９項までのいずれかに記載の電動機。 １１、電動機電流が電磁石装置を用いて検知さね、該電
磁石装置には信号電流が供給され、該信号電流は電源の
相の１つにおける電動機電流の関数であυ、該電磁石装
置は同じ相から得られた信号電圧を印加し、さらに移相
手段が設けられ、該移相手段は２つの信号の位相を相互
に一致させる、特許請求の範囲第１０項記載の電動機。 １２、始動時に、コイルの第１の複数個の各個における
コイルはすべて直列、または直並列に接続され、低下さ
れた磁束レベルおよび減少された電動機電流とされる、
特許請求の範囲第１項から第１１項までのいずれかに記
載の電動機。 １３、該検知手段は負荷トルクの関数である出力電圧を
発生し、該スイッチング手段は、該出力電圧が基準電１
圧より大であるか小であるかに従って第１又は第２の形
態におけるセットを接続するように動作する、特許請求
の範囲第１０項または第１１項に記載の電動機。 １４、該スイッチング手段が１方の形態から他方の形態
へセットの接続を変化させるよう動作している間、両方
のセットのコイルへの電力供給が中断される、特許請求
の範囲第１項から第１３項までのいずれかに記載の電動
機。Claims: 1. A winding having a first plurality of electrical coils of a common phase connected to a power source, the coil having a first plurality of electrical coils of a group of coils. forming a plurality of coils, each coil group corresponding to a respective pole, and a second plurality of coils permanently connected in series and forming a first set;
the second set of coils is configured with another one of the coils or a third plurality of the coils, the third plurality of coils being permanently connected in series; The coils of the second set have an arrangement related to the pole pitch of the corresponding poles, and the arrangement is the same as or corresponds to the arrangement of the coils of the first set with respect to the pole pitch of the corresponding poles. a switching means for connecting the set to a first form or a second form, wherein the first form is a form in which the first and second sets are connected in series; configuration is to connect the second set of coils to their own counterpart coils or
a means for detecting a load torque borne by the motor or a parameter dependent on the load torque; and a switching means in response to the detecting means; control means for operating the coil and connecting the coil in a first or second configuration to maintain a low sheen energy loss over a typical duty cycle; An AC motor that can generate electric motor torque. 2. The electric motor of claim 1, wherein the number of coils in the first set is equal to the number of coils in the second set. 3. The number of coils in the first set is also larger than the number of coils in the second set, and the coils are arranged in series and parallel when the coil sets are connected in the second configuration. The electric motor according to claim 4, item 1. 4. Claims 1 to 3, wherein the first plurality of coils are stator coils.
l Miko Yado, motive. 5. Any one of claims 1 to 3, wherein the first b several coils are rotor coils! The city of Bazai, the motive. 6. The electric motor according to any one of claims 1 to 3, wherein one of the first plurality of coils is a stator coil and the other of the first plurality is a rotor coil. . 7. The first aspect of claim 1, wherein switching between the first mode and the second mode is performed according to the load torque of the electric motor.
The electric motor according to any one of paragraphs to paragraphs 3 to 3. 8. Claims in which the electric motor is powered by a multiphase power supply, and a plurality of first numbers of coils are provided, and the number of first numbers of coils is equal to the number of phases of the power supply. The electric motor according to paragraph 1. 9. The electric motor according to any one of claims 1 to 8, wherein the switching means is an electric switch device. 10. The electric motor according to any one of claims 1 to 9, wherein the detection means is characterized by a motor current in one phase of a power source for supplying power to the electric motor. 11. The motor current is sensed using an electromagnetic device, the electromagnetic device is supplied with a signal current, the signal current is a function of the motor current in one of the phases of the power supply υ, and the electromagnetic device is sensed in the same phase. 11. The electric motor according to claim 10, further comprising a phase shift means for applying a signal voltage obtained from the above, and further comprising a phase shift means for bringing the two signals into phase with each other. 12. Upon start-up, the coils in each individual of the first plurality of coils are all connected in series or in series-parallel, resulting in reduced flux levels and reduced motor current;
An electric motor according to any one of claims 1 to 11. 13. The sensing means generates an output voltage that is a function of load torque, and the switching means generates an output voltage that is a function of a reference voltage.
12. An electric motor as claimed in claim 10 or claim 11, operative to connect the sets in the first or second configuration according to whether the pressure is greater or less than the pressure. 14. From claim 1, wherein while the switching means is operative to change the connection of the sets from one configuration to the other, the power supply to the coils of both sets is interrupted. The electric motor according to any of items up to 13.