CN117546403A - 电动机械系统 - Google Patents

Abstract

电动机械系统(1)具备：电动机械(2)，其具有转子(21)以及线圈(221)；电力转换器(3)，其将输出电流向电动机械(2)的线圈(221)输出；以及控制器(4)，其控制电力转换器(3)。控制器(4)具有：信号输出部(42)，其将用于控制输出电流的方式的信号向电力转换器(3)输出；以及异常检测部(41)，其在应该抑制因转子(21)的旋转而在线圈(221)中产生的故障电流发生的异常情况时，接受表示处于异常情况的异常信号(θ1)。信号输出部(42)在异常检测部(41)接受到异常信号时，向电力转换器(3)输出退磁控制信号(φ2)。伴随退磁控制信号(φ2)的输入，电力转换器(3)使用于形成使转子(21)的永久磁铁(211)退磁的退磁磁通(D3)的退磁电流在线圈(221)流通。

Description

电动机械系统

技术领域

本公开涉及电动机械系统。本申请基于2021年9月22日提出的日本专利申请第2021-153869号。本申请对日本专利申请第2021-153869号主张优先权的利益。日本专利申请第2021-153869号的内容整体通过参照而被本申请引用。

背景技术

专利文献1、2以及3公开了与具备线圈和磁铁的电动机以及发电机的电动机械相关的技术。专利文献1公开了效率良好的无滑环的同步电动机。专利文献2公开了抑制退磁时以及增磁时磁化电流的增加，并且能够以高输出在从低速到高速的大范围进行可变速运转的技术。专利文献3公开了能量转换效率良好的磁通量可变旋转电机系统。

专利文献1：日本特开2010-022185号公报

专利文献2：日本特开2010-148180号公报

专利文献3：日本特开2010-233438号公报

若包含磁铁的转子相对于包含线圈的定子旋转，则在线圈产生电压。在线圈中感应的感应电压，例如即使在线圈等电路中发生了短路故障等的情况下等发生异常的情况下，如果继续进行旋转动作，则继续产生感应电压。在发生这样的异常时流动的故障电流，成为意外的不良情况的原因。因此要求电动机械应对故障电流。

发明内容

本公开对能够减小故障电流的大小的电动机械系统进行说明。

本公开的电动机械系统具备：电动机械，其具有：包含磁铁且与轴一起旋转的转子、以及以包围转子的方式固定配置的线圈；电力转换器，其将输出电流向电动机械的线圈输出；以及控制器，其控制电力转换器。控制器具有：信号输出部，其向电力转换器输出用于控制输出电流的方式的信号；以及异常检测部，其接受表示处于异常情况的异常信号。信号输出部在异常检测部接受到异常信号时，向电力转换器输出退磁控制信号。伴随退磁控制信号的输入，电力转换器使用于形成使转子的磁铁退磁的退磁磁通的退磁电流在线圈流通。

本公开的电动机械系统能够减小故障电流的大小。

附图说明

图1是表示本公开的电动机械系统的结构的图。

图2是表示图1的电动机械的构造的图。

图3的(a)、图3的(b)以及图3的(c)是表示与转子的旋转同步的退磁磁通的图。

图4是用于说明由外部磁通引起的转子的磁铁退磁的图。

图5是表示图1的控制器的动作的流程图。

图6的(a)以及图6的(b)是表示在第二实施方式的电动机械系统中，从电力转换器向电动机械提供的电流的图。图6的(c)、图6的(d)、图6的(e)以及图6的(f)是表示在第二实施方式的电动机械系统中，从电力转换器向电动机械提供的电流的变形例的图。

图7是用于说明由热引起的转子的磁铁退磁的图。

图8的(a)以及图8的(b)是表示在第二实施方式的电动机械系统中，从电力转换器向电动机械提供的电流的其他的图。图8的(c)、图8的(d)、图8的(e)以及图8的(f)是表示在第二实施方式的电动机械系统中，从电力转换器向电动机械提供的电流的变形例的其他的图。

具体实施方式

本公开的电动机械系统具备：电动机械，其具有：包含磁铁且与轴一起旋转的转子、以及以包围转子的方式固定配置的线圈；电力转换器，其将输出电流向电动机械的线圈输出；以及控制器，其控制电力转换器。控制器具有：信号输出部，其向电力转换器输出用于控制输出电流的方式的信号；以及异常检测部，其接受表示处于异常情况的异常信号。信号输出部在异常检测部接受到异常信号时，向电力转换器输出退磁控制信号。伴随退磁控制信号的输入，电力转换器使用于形成使转子的磁铁退磁的退磁磁通的退磁电流在线圈流通。

检测出处于异常情况的控制器通过控制电力转换器，而借助于定子的线圈产生使转子的磁铁退磁的退磁磁通。若转子的磁铁退磁，则能够减少在定子的线圈中产生的故障电流的大小。本公开的电动机械系统通过控制原本具备的电力转换器，能够减少故障电流的大小。

上述的电动机械系统的电力转换器，也可以是伴随退磁控制信号的输入，使用于形成包含与磁铁产生的磁场的方向为相反方向且与磁铁的旋转同步的第一退磁磁通成分的退磁磁通的退磁电流在线圈流通。根据该结构，线圈产生的第一退磁磁通成分作为外部磁通作用于转子的磁铁。其结果，能够通过外部磁通使转子的磁铁退磁。

上述的电动机械系统的电力转换器，伴随退磁控制信号的输入进行控制，以使在包围转子的线圈中的、相对于转子位于d轴成分大于q轴成分的位置的线圈中流通的电流比在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中流通的电流大。通过该动作，也能够减少故障电流的大小。

上述的电气机械系统的电力转换器，也可以使电流不在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中流通

在上述的电动机械系统中，也可以包含第一退磁磁通成分的退磁磁通的强度是产生转子的磁铁的不可逆退磁的强度。根据该结构，也能够减少故障电流的大小。

上述的电动机械系统的退磁控制信号，也可以使用于形成包含与转子的磁铁交链的交流的第二退磁成分的退磁磁通的退磁电流，从电力转换器向线圈输出。根据该结构，通过与转子的磁铁交链的第二退磁磁通成分，而在转子的磁铁中产生热。其结果，能够通过热使转子的磁铁退磁。

上述的电动机械系统的控制器，也可以是具有对转子的磁铁的不可逆退磁的程度进行评价的退磁评价部。在转子的磁铁的不可逆退磁的程度为阈值以下的情况下，退磁评价部使来自信号输出部的退磁控制信号的输出停止。根据该结构，能够在不继续提供退磁电流的情况下，减少故障电流的大小。

上述的电动机械系统的轴也可以在与设置有转子的位置不同的位置，与原动机的旋转机构连接。轴也可以接受从旋转机构传递的动力而使转子旋转。电动机械也可以因转子的旋转而生成电力。本公开的电动机械系统通过控制原本具备的电力转换器，能够减少在生成电力的电动机械中能够产生的故障电流的大小。

以下，一边参照附图、一边详细地说明本公开的电动机械系统。在附图的说明中对相同的要素标注相同的附图标记，省略重复的说明。

如图1所示，电动机械系统1包含电动机械2、电力转换器3、控制器4。电动机械2包含线圈和磁铁。电动机械2是发电机。电动机械2从外部装置6接受动能而产生电能。电动机械2也可以是电动机。电动机从外部接受电能而产生动能。在本公开中，将电动机械2设为发电机进行说明。

作为主要的构成要素，电动机械2具备转子21、定子22。转子21是圆筒状的部件。转子21固定于轴5。轴5的两端由轴承23支承。转子21与轴5一体地旋转。如图2所示，转子21具有永久磁铁211、护环212。另外，护环212也可以根据需要而设置。因此，转子21也可以省略护环212。圆筒状的永久磁铁211固定于轴5。永久磁铁211例如也可以是表面磁铁型(Surface Permanent Magnet)。其结果，在永久磁铁211中，能够定义沿着径向的两个轴。将连结永久磁铁211的N极和S极的线定义为d轴。将q轴定义为与d轴正交的轴。永久磁铁211也可以被圆筒状的护环212覆盖。在转子21的周围配置有定子22。定子22固定于电动机械2的外壳等。定子22相对于电动机械2的外壳等不运动。定子22具有在齿上卷绕导线而形成的多个线圈221。

再次参照图1。电力转换器3也能够将交流的电力转换为直流的电力。电力转换器3也能够将直流的电力转换为交流的电力。在电动机械2为发电机的情况下，电力转换器3从电动机械2接受电力。电力转换器3对接受到的电力的方式进行转换。电力转换器3将转换后的电力向负载装置7。电力转换器3也能够进行与三相交流的电流的相位相关的相位控制输出。电力转换器3能够使三相交流的电流的相位前进。电力转换器3也能够使三相交流的电流的相位延迟。

作为发电机例示的电动机械2的轴5的输入端与作为驱动源的外部装置6(原动机)连接。输入端也可以相对于外部装置6的输出端即旋转机构能够相互切换连接和断开。输入端也可以相对于外部装置6的输出端连接为无法分离。若外部装置6使轴5旋转，则转子21根据轴5的旋转而旋转。电动机械2由于转子21的旋转而输出三相交流的电力。

控制器4控制电力转换器3的动作。控制器4对电力转换器3输出控制信号。控制器4通过有线或者无线而与电力转换器3连接。控制器4为了得到用于输出控制信号的信息，还与和电力转换器3不同的装置连接。例如，控制器4也可以与电动机械2连接。也可以在电动机械2中设置有几个传感器。控制器4也可以得到由这些传感器输出的传感器信号。

具体而言，控制器4接受异常信号θ1和电流信号θ2作为输入信号。控制器4输出运转控制信号φ1和退磁控制信号φ2作为输出信号。

控制器4由计算机实现。控制器4包含1个或者多个计算机。计算机具有运算部(处理器)、主存储部、辅助存储部、通信控制部、输入装置、输出装置。控制器4由1个或者多个计算机构成，该计算机由这些硬件和程序等软件构成。在控制器4由多个计算机构成的情况下，这些计算机也可以进行本地连接。构成控制器4的多个计算机也可以经由因特网或者内部网等通信网络连接。通过该连接而在逻辑上构建一个控制器4。

控制器4具有通过在上述的硬件上执行程序而实现的几个功能性结构要素。控制器4具有异常检测部41、信号输出部42、退磁评价部43作为功能性结构要素。

异常检测部41接受异常信号θ1。异常信号θ1表示电动机械2不处于正常的运转状态。具体而言，异常信号θ1表示在电动机械2的线圈221产生例如短路等异常。异常信号θ1例如也可以从感知因异常而产生的电流的电流传感器输入。异常信号θ1例如也可以从检测因短路而产生的热或者光的传感器输入。异常信号θ1例如也可以从磁传感器输入。即，异常信号θ1也可以从各种传感器输入。异常信号θ1也可以由从这些传感器接受到输出信号的处理装置输出。处理装置从传感器接收输出信号。处理装置针对接收到的信号执行规定的信号的处理。其结果，处理装置生成处理信号。处理装置也可以将处理信号作为异常信号θ1输出。异常信号θ1也可以是通过人的目视观察而判断为产生了异常，人经由输入装置而输入到异常检测部41的信号。具有异常检测部41的控制器4由于异常信号θ1的输入，而将电动机械2的动作切换为异常产生时的动作。

对控制器4输入异常信号θ1的状况不限于短路。例如，异常信号θ1也可以由于对电动机械2进行冷却的制冷剂的供给量的降低而输入到控制器4。例如，异常信号θ1也可以由于制冷剂的堵塞等供给的异常而输入到控制器4。其结果，也可以进行后述的永久磁铁211的退磁。

本公开的电动机械2例如也可以是搭载于航空机的发电机。在航空机中，与电动机械2分开地搭载有内燃机(原动机)等外部装置6。外部装置6包含涡轮等旋转体。电动机械2的轴5与外部装置6的旋转体直接连结。因此，转子21伴随外部装置6的旋转体的旋转而旋转。其结果，在线圈221中产生电流。即使在线圈221中产生短路等异常的情况下，内燃机等外部装置6也很难立即停止。因此，即使在产生异常的情况下，也成为从外部装置6经由轴5对转子21继续传递旋转动力的状态。

信号输出部42将运转控制信号φ1和退磁控制信号φ2中的任意一方向电力转换器3输出。信号输出部42以异常检测部41接受到异常信号为契机，输出退磁控制信号φ2。反过来说，信号输出部42在异常检测部41未接受到异常信号的情况下，输出运转控制信号φ1。

运转控制信号φ1用于使电动机械2作为发电机进行运转。如果将电动机械2设为期望的运转状态，则由运转控制信号φ1实现的电力转换器3的动作不受任何的限制。

例如，在电动机械2是磁铁埋入型(IPM：Interior Permanent Magnet)的马达的情况下，接受到运转控制信号φ1的电力转换器3可以输出包含d轴成分和q轴成分的电流。在电动机械2是表面磁铁型(SPM：Surface Permanent Magnet)的马达的情况下，接受到运转控制信号φ1的电力转换器3可以输出包含q轴成分电流。所谓包含q轴成分的电流，理想地意味着，从电力转换器3输出的电流仅包含q轴成分，不包含d轴成分。然而，实际上，从电力转换器3输出的电流只要包含q轴成分作为主成分即可，也可以包含少量d轴成分。

退磁控制信号φ2用于使转子21的永久磁铁211产生退磁。

如上所述，说明了异常信号θ1表示产生短路等异常的情况。若在该异常的状态下，在线圈221中继续产生电流(故障电流)，则成为意外的不良情况的原因。例如，在通过油来冷却电动机械2的情况下，油有可能从短路电流处起火。由于伴随短路的发热，周边设备也有可能产生损耗。在制冷剂的供给产生异常的情况下，由于在线圈221中流通的故障电流引起的发热，周边设备有可能产生损耗。因此，需要采用用于应对故障电流的对策。

在产生短路等异常时，若由转子21的永久磁铁211产生的磁通与线圈221交链并且旋转，则在线圈221中感应出反电动势。其结果，在线圈221中产生电流。即，如果在转子21旋转时，磁通不与线圈221交链，则在线圈221中不会感应出反电动势。即，在线圈221中不产生故障电流。因此，本公开的电动机械系统1使转子21的永久磁铁211退磁。若使永久磁铁211退磁，则与线圈221交链的磁通减少。其结果，抑制在线圈221中产生的感应电压的大小和故障电流的大小。此外，在使永久磁铁211消磁的情况下，不存在与线圈221交链的磁通。其结果，在线圈221中不产生感应电压，也不产生故障电流。

永久磁铁211的退磁能够由于几个重要因素而产生。在第一实施方式中，对利用基于外部磁通的退磁的例子进行说明。在第二实施方式中，对利用基于热的退磁的例子进行说明。

接受到退磁控制信号φ2的电力转换器3将退磁电流向定子22输出。接受到退磁电流的定子22产生退磁磁通D3(参照图3)。退磁磁通D3包含与永久磁铁211产生的磁铁磁通D2的方向相反方向的第一退磁磁通成分。产生退磁磁通D3的退磁电流也可以称为d轴电流。换言之，第一退磁磁通成分沿着d轴。产生退磁磁通D3的退磁电流只要包含d轴电流作为主成分即可。即，产生退磁磁通D3的退磁电流也可以附加地包含q轴电流。退磁磁通D3与永久磁铁211的旋转同步。即，包含第一退磁磁通成分的退磁磁通D3是旋转磁场。其结果，如图3的(a)、图3的(b)以及图3的(c)所示，与转子21的旋转同步的退磁磁通D3的方向相对于永久磁铁211的磁铁磁通D2的方向始终相反。如果立足于永久磁铁211的视点，则看到永久磁铁211始终继续受到与自身产生的磁铁磁通D2的方向相反方向的磁通。退磁磁通D3的大小恒定。即，退磁磁通D3中包含的第一退磁磁通成分与转子21的旋转同步。另一方面，第一退磁磁通成分的大小基本上不需要随着时间的经过而变化。

换言之，第一退磁磁通成分的大小基本上可以随着时间的经过而变化，也可以不变化。

退磁磁通D3只要包含第一退磁磁通成分即可。因此，退磁磁通D3也可以包含不沿着d轴的磁通成分。在退磁磁通D3包含不沿着d轴的磁通成分的情况下，将第一退磁磁通成分与不沿着d轴的磁通成分合成而得到的退磁磁通D3的方向与d轴的方向完全不一致。

接受到外部磁通的永久磁铁211根据外部磁通的强度，产生可逆的退磁和不可逆的退磁。基于退磁磁通D3的退磁也可以是可逆退磁。基于退磁磁通D3的退磁也可以是不可逆退磁。在可逆退磁的情况下，在施加退磁磁通D3时，能够减少故障电流的大小。在不可逆退磁的情况下且该退磁的程度较大的情况下，即使停止退磁磁通D3的施加，也能够抑制故障电流的产生。

通过参照图4所示的磁化曲线，能够理解退磁磁通D3产生可逆退磁、或者退磁磁通D3产生不可逆退磁。如果转子21的永久磁铁211的磁化曲线是已知的，则能够任意地选择并产生可逆退磁和不可逆退磁。

图4的横轴表示磁场的强度(H：单位A/m)。纵轴表示磁通密度(B：单位T)。曲线图G51是表示永久磁铁211的特性的B-H曲线(磁滞曲线)。B-H曲线表示将外部磁通和永久磁铁211的磁通合计而得到的磁通密度。曲线图G52是表示永久磁铁211的特性的J-H曲线。J-H曲线表示永久磁铁211的磁通的大小因外部磁通而变化何种程度。

现在，假定永久磁铁211的状态为B-H曲线(曲线图G51)上的动作点P51。动作点P51是J-H曲线(曲线图G52)上的动作点P52。接下来，决定将动作点P52和原点连结的直线G53。接下来，假定对永久磁铁211施加了作为强度为Hs的外部磁通的退磁磁通D3。其结果，J-H曲线(曲线图G52)上的动作点P52变化为动作点P53。J-H曲线(曲线图G52)上的动作点P53是B-H曲线上的动作点P54。若在动作点P54，停止退磁磁通D3的施加，则永久磁铁211的磁场沿着直线G55返回到原来的状态。直线G55具有与B-H曲线(曲线图G51)对应的斜率。这样，永久磁铁211的状态无法返回到原来的动作点P51。永久磁铁211的状态恢复到与将原来的动作点P51和原点连结的直线G55的交点(动作点P55)。动作点P55的磁通密度比原来的动作点P51的磁通密度小。即，在永久磁铁211中产生不可逆退磁。

可知在将J-H曲线(曲线图G52)上的状态变化超过J-H曲线的拐点P56这样的退磁磁通D3施加给永久磁铁211时，在永久磁铁211产生不可逆退磁。

退磁评价部43例如能够利用在线圈221中产生的故障电流的大小，评价转子21的永久磁铁211的退磁的状态。退磁的状态例如表示产生比可允许的电流值小的故障电流的永久磁铁211的状态。例如，在输出退磁控制信号φ2的期间，永久磁铁211被充分地退磁。接下来，使退磁控制信号φ2的输出停止规定期间。这样，不产生由于退磁磁通D3的施加引起的永久磁铁211的退磁。永久磁铁211产生的磁通的大小由于不可逆的退磁而减少。在线圈221中产生与由于不可逆退磁而减少的磁通密度的大小对应的故障电流。如果磁通的强度由于不可逆退磁而充分减少，则不需要继续施加退磁磁通D3。即，如果能够允许故障电流的大小，则不需要继续施加退磁磁通D3。因此，退磁评价部43在施加了退磁磁通D3之后，使退磁磁通D3的施加停止规定期间。退磁评价部43得到在停止了退磁磁通D3的施加的状态下产生的故障电流的大小。而且，退磁评价部43根据故障电流的大小，选择退磁磁通D3的施加的继续或者停止。

另外，上述是搭载有对在线圈221中产生的电流的大小进行检测的电流传感器的情况下的一例。例如也可以是在搭载有检测热或者光的传感器的情况下，以这些传感器未检测出异常状态而未输出异常信号的状态为条件，退磁评价部43停止退磁磁通D3的施加。或者也可以利用对交链的转子的磁通进行测量的结果，退磁评价部43判断是否停止退磁磁通D3的施加。

在电动机械2具备直接对永久磁铁211的磁场的大小进行测量的传感器的情况下，退磁评价部43也可以通过将该测量值与阈值进行比较，而选择退磁磁通D3的施加的继续或者停止。在该情况下，不需要使退磁电流停止规定期间这样的动作。

接下来，一边参照图5所示的流程图一边对控制器4的动作进行说明。首先，信号输出部42输出运转控制信号φ1(S1)。接下来，异常检测部41判断异常信号θ1的输入的有无(S2)。在没有异常信号θ1的输入的情况下(S2：否)，在规定的待机期间，再次判断异常信号θ1的输入的有无。即，重复判断异常信号θ1的输入的有无的动作和待机动作直到产生异常信号θ1的输入为止。

在存在异常信号θ1的输入的情况下(S2：是)，信号输出部42停止运转控制信号φ1的输出，并且开始退磁控制信号φ2的输出(S3)。由退磁控制信号φ2确定的退磁磁通D3的强度可以根据退磁的方式(可逆退磁、不可逆退磁或者消磁)来决定。退磁磁通D3与转子21的旋转同步。作为异常状态的转子21的旋转难以直接知晓。因此，信号输出部42也可以对退磁磁通D3的相位进行反馈控制，以使故障电流的大小变小。

作为一例，接受到退磁控制信号φ2的输入的电力转换器3也可以进行控制，以使得在包围转子21的线圈221中的、相对于转子21位于d轴成分大于q轴成分的位置的线圈中流通的电流比在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中流通的电流大。电力转换器3也可以不使电流在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中流通。

换言之，接受到退磁控制信号φ2的输入的电力转换器3控制在线圈中流通的电流，以使包围转子21的线圈221中的d轴成分大于q轴成分。其结果，实现在相对于转子21位于d轴成分大于q轴成分的位置的线圈中流通的电流比在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中流通的电流大的状态。另外，在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中也可以不流通电流。

接下来，退磁评价部43评价永久磁铁211的退磁的程度(S4)。评价的具体的方法例如如上所述。退磁评价部43在退磁的程度不充分的情况下(S4：否)，继续退磁控制信号φ2的输出。退磁评价部43在退磁的程度充分的情况下(S4：是)，停止退磁控制信号φ2的输出。

以下，对第一实施方式的电动机械系统1的作用效果进行说明。

电动机械系统1具备：电动机械2，其具有：包含永久磁铁211且与轴5一起旋转的转子21、以及以包围转子21的方式固定配置的线圈221；电力转换器3，其将输出电流向电动机械2的线圈221输出；以及控制器4，其控制电力转换器3。控制器4具有：信号输出部42，其向电力转换器3输出用于控制输出电流的方式的信号；以及异常检测部41，其在应该抑制由于转子21的旋转而在线圈221中产生的故障电流的产生的异常情况时，接受表示处于异常情况的异常信号θ1。信号输出部42在异常检测部41接受到异常信号θ1时，将退磁控制信号φ2向电力转换器3输出。退磁控制信号φ2使用于形成使转子21的永久磁铁211退磁的退磁磁通D3的退磁电流从电力转换器3向线圈221输出。

检测到处于异常情况的控制器4通过控制电力转换器3，对定子22的线圈221赋予使转子21的永久磁铁211退磁的退磁磁通D3。若转子21的永久磁铁211退磁，则能够抑制在定子22的线圈221中产生的故障电流的大小。电动机械系统1通过控制原本具备的电力转换器3，能够减少故障电流的大小。

本公开的电动机械系统1不具备设置于电动机械2的电输出路径的断路器。电动机械系统1也没有搭载物理地切断轴5的旋转的离合器等、进行其他故障电流的对策的装置。因此，电动机械系统1与搭载这样的切断装置的系统相比，能够将电动机械系统1的重量轻量化。本公开的电动机械系统1通过对正常的状态下的电动机械2的发电或者动作进行控制的控制器4，进行异常产生时的对策。

换言之，电动机械系统1在检测出作为电动机械2的发电机的故障的情况下，通过活用对电动机械2进行驱动的变频器或者转换器的电流控制功能，对转子21的永久磁铁211施加逆磁场。其结果，永久磁铁211退磁或者消磁，因此能够使产生故障电流的发电功能降低或者消失。因此，能够抑制较大的故障电流继续流动。

电动机械系统1具备与断路器以及离合器这样的附加的构成要素的有无无关的故障保护系统。而且，像断路器那样与电动机械2分开设置的安全装置无法应对电动机械2的内部的内部短路故障。然而，电动机械系统1也能够应对电动机械2的内部的内部短路故障。在不具备附加的构成要素的情况下，也抑制构成电动机械系统1的部件件数的增加。其结果，也能够提高电动机械系统1的维护性(保养性)。

退磁控制信号φ2产生的退磁磁通D3的方向与永久磁铁211产生的磁铁磁通D2的方向相反。电力转换器3将用于包含与永久磁铁211的旋转同步的第一退磁磁通成分的退磁磁通D3的退磁电流向线圈221输出。根据该结构，线圈221产生的第一退磁磁通成分作为外部磁通作用于转子21的永久磁铁211。其结果，能够通过外部磁通对转子21的磁铁进行退磁。

包含第一退磁磁通成分的退磁磁通D3的强度是产生转子21的永久磁铁211的不可逆退磁的强度。通过该结构，也能够减少故障电流的大小。

控制器4具有对转子21的永久磁铁211的不可逆退磁的程度进行评价的退磁评价部43。退磁评价部43在转子21的永久磁铁211的不可逆退磁的程度为阈值以下的情况下，停止来自信号输出部42的退磁控制信号φ2的输出。根据该结构，能够在不继续提供退磁电流的情况下，抑制故障电流。

对第二实施方式的电动机械系统1进行说明。第二实施方式的电动机械系统1为了退磁而采用的原理与第一实施方式不同。因此，电动机械系统1的物理的构成要素与第一实施方式相同，因此省略详细的说明。第二实施方式的电动机械系统1与第一实施方式不同之处在于，依据控制器4的信号输出部42产生的退磁控制信号φ2的电力转换器3的动作、定子22的动作。具体而言，第一实施方式的控制器4通过外部磁通而使转子21的永久磁铁211退磁。第二实施方式的控制器4通过热使转子21的永久磁铁211退磁。即，第二实施方式的控制器4输出的退磁控制信号φ2产生对转子21的永久磁铁211进行加热这样的磁场。

图6的(a)表示接受到退磁控制信号φ2的电力转换器3向定子22输出的退磁电流。如图6的(a)所示，退磁电流是交变电流。图6的(a)所示的退磁电流包含夹着零而大小向正侧和负侧变化的交流成分。退磁电流不包含随着时间的经过而不变化的直流成分(偏置成分)。其结果，退磁磁通D3也是随着时间的经过而磁场的大小变化的交变磁场。通过对转子21施加交变磁场，能够有意地使转子21产生涡流。通过该涡流，磁铁发热。

如图6的(b)所示，退磁电流只要包含交流成分即可。退磁电流除了包含交流成分以外，也可以包含直流成分。在退磁电流包含交流成分和直流成分的情况下，能够降低开关频率。其结果，也能够得到使基于高频的纹波电流(参照图6的(b)的放大部)的涡流增大的效果。

降低开关频率的技术不限于图6的(b)所示的例示。降低开关频率的技术也能够应用于图6的(a)的例示。并且，降低开关频率的技术也能够应用于后述的图6的(c)、图6的(d)、图6的(e)以及图6的(f)所示的例示的动作。根据降低开关频率的技术，由于包含高频成分，因此能够提高加热效果。

图8的(a)也表示接受到退磁控制信号φ2的电力转换器3向定子22输出的退磁电流。如图8的(a)所示，退磁电流是交变电流。图8的(a)所示的退磁电流包含夹着零而大小向正侧和负侧变化的交流成分。图8的(a)所示的退磁电流不包含随着时间的经过而不变化的直流成分(偏置成分)。其结果，退磁磁通D3也是磁场的大小随着时间的经过而变化的交变磁场。通过对转子21施加交变磁场，能够有意地使转子21产生涡流。通过该涡流，磁铁发热。

如图8的(b)所示，退磁电流只要包含交流成分即可。退磁电流除了包含交流成分之外，也可以包含直流成分。特别是，在图8的(b)中，交流成分与直流成分的合成电流的符号在时间上不变动。即，合成电流的符号可以始终为正，也可以始终为负。

在图8的(a)以及图8的(b)所示的例子中，能够降低开关频率。其结果，也能够得到使基于高频的纹波电流的涡流增大的效果。作为例子，在图8的(a)以及图8的(b)的放大部表示高频的纹波电流。

降低开关频率的技术不限于图8的(a)以及图8的(b)所示的例示。降低开关频率的技术也能够应用于后述的图8的(c)、图8的(d)、图8的(e)以及图8的(f)所示的例示的动作。根据降低开关频率的技术，包含高频成分，因此能够提高加热效果。

在基于外部磁通的退磁中，如果知道图4所示的永久磁铁211的磁化特性，则能够有意地选择可逆退磁和不可逆退磁。基于热的退磁也同样，如果知道永久磁铁211的磁化特性，则能够有意地选择可逆退磁和不可逆退磁。

图7示出表示永久磁铁211的磁化特性的B-H曲线。曲线图G71所示的B-H曲线表示在永久磁铁211的温度为室温的情况下的永久磁铁211的磁化特性。曲线图G72所示的B-H曲线表示在永久磁铁211的温度为高温的情况下的永久磁铁211的磁化特性。如曲线图G71、G72所示，永久磁铁211的磁化特性根据温度而变化。

现在，假定永久磁铁211的温度为室温，处于动作点P71的状态。接下来，永久磁铁211被加热的结果为，永久磁铁211的磁化特性变化为曲线图G72所示的特性。动作点P72由永久磁铁211的剩余磁通密度(Br)的温度系数决定。现在，根据剩余磁通密度(Br)的温度系数，能够规定直线G73。永久磁铁211根据温度而在直线G73上所示的状态下动作。即，被加热的永久磁铁211的动作点P72是曲线图G72即B-H曲线与直线G73的交点。若回顾第一实施方式中的退磁的说明，则在动作点超过B-H曲线中的拐点Ps时，成为不可逆退磁。同样，在加热永久磁铁211直到成为曲线图G72所示的特性为止的情况下，产生不可逆退磁。例如，假定是比室温高的温度，并且是曲线图G74的B-H曲线所示的温度的情况。在该情况下，动作点P73不超过拐点。因此，在该情况下为可逆退磁。

永久磁铁211的加热的程度例如能够通过交流成分的振幅和频率来控制。永久磁铁211的加热的程度也能够通过控制开关的速度，变更纹波的大小来进行调整。

退磁控制信号φ2使用于形成包含与转子21的永久磁铁211交链的交流的第二退磁成分的退磁磁通的退磁电流，从电力转换器3向线圈221输出。根据该结构，通过与转子21的永久磁铁211交链的第二退磁磁通成分，在转子21的永久磁铁211产生热。其结果，能够通过热使转子21的永久磁铁211退磁。

以上，基于该实施方式而详细地说明本公开的电动机械系统。然而，本公开的电动机械系统不限于上述的内容。本公开的电动机械系统能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。

在第二实施方式中，如图6的(a)以及图6的(b)所示，说明了退磁电流为d轴电流。例如，如图6的(c)所示，退磁电流也可以为q轴电流。也可以如图6的(c)所示，作为q轴电流的退磁电流仅包含交流成分。也可以如图6的(d)所示，作为q轴电流的退磁电流包含交流成分和直流成分。

如图6的(e)所示，退磁电流也可以是d轴的电流成分与q轴的电流成分的合成电流。该情况也与变形例1同样，如图6的(e)所示，作为dq轴合成电流的退磁电流也可以仅包含交流成分。也可以如图6的(f)所示，作为dq轴合成电流的退磁电流包含交流成分和直流成分。

[附记]

本公开包含以下的结构。

本公开的电动机械系统[1]，一种电动机械系统，具备：电动机械，其具有：包含磁铁且与轴一起旋转的转子、以及以包围所述转子的方式固定配置的线圈；电力转换器，其将输出电流向所述电动机械的所述线圈输出；以及控制器，其控制所述电力转换器，所述控制器具有：信号输出部，其向所述电力转换器输出用于控制所述输出电流的方式的信号；以及异常检测部，其接受表示处于异常情况的异常信号，所述信号输出部在所述异常检测部接受到所述异常信号时，向所述电力转换器输出退磁控制信号，伴随所述退磁控制信号的输入，所述电力转换器使用于形成使所述转子的所述磁铁退磁的退磁磁通的退磁电流在所述线圈流通。

本公开的电动机械系统[2]，根据上述[1]所述的电动机械系统，伴随所述退磁控制信号的输入，所述电力转换器使用于形成包含与所述磁铁产生的磁场的方向为相反方向且与所述磁铁的旋转同步的第一退磁磁通成分的所述退磁磁通的所述退磁电流在所述线圈流通。

本公开的电动机械系统[3]，根据上述[2]所述的电动机械系统，伴随所述退磁控制信号的输入，所述电力转换器进行控制，以使在包围所述转子的线圈中的、相对于所述转子位于d轴成分大于q轴成分的位置的线圈中流通的电流比在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中流通的电流大。

本公开的电动机械系统[4]，根据上述[3]所述的电动机械系统，所述电力转换器使电流不在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中流通。

本公开的电动机械系统[5]，根据上述[2]至[4]中任一项所述的电动机械系统，包含所述第一退磁磁通成分的所述退磁磁通的强度是产生所述转子的所述磁铁的不可逆退磁的强度。

本公开的电动机械系统[6]，根据上述[1]至[5]中任一项所述的电动机械系统，所述退磁控制信号使用于形成包含与所述转子的所述磁铁交链的交流的第二退磁成分的所述退磁磁通的所述退磁电流，从所述电力转换器向所述线圈输出。

本公开的电动机械系统[7]，根据上述[1]至[6]中任一项所述的电动机械系统，所述控制器具有对所述转子的所述磁铁的不可逆退磁的程度进行评价的退磁评价部，在所述转子的所述磁铁的不可逆退磁的程度为阈值以下的情况下，所述退磁评价部使来自所述信号输出部的所述退磁控制信号的输出停止。

本公开的电动机械系统[8]，根据上述[1]至[7]中任一项所述的电动机械系统，所述轴在与设置有所述转子的位置不同的位置，与原动机的旋转机构连接，所述轴接受从所述旋转机构传递的动力而使所述转子旋转，所述电动机械因所述转子的旋转而生成电力。

附图标记说明

1…电动机械系统；2…电动机械；3…电力转换器；4…控制器；5…轴；6…外部装置(原动机)；7…负载装置；21…转子；22…定子；23…轴承；41…异常检测部；42…信号输出部；43…退磁评价部；211…永久磁铁；212…护环；D3…退磁磁通；θ1…异常信号；θ2…电流信号；φ1…运转控制信号；φ2…退磁控制信号。

Claims (8)

1.一种电动机械系统，其特征在于，具备：

电动机械，其具有：包含磁铁且与轴一起旋转的转子、以及以包围所述转子的方式固定配置的线圈；

电力转换器，其将输出电流向所述电动机械的所述线圈输出；以及

控制器，其控制所述电力转换器，

所述控制器具有：

信号输出部，其向所述电力转换器输出用于控制所述输出电流的方式的信号；以及

异常检测部，其接受表示处于异常情况的异常信号，

所述信号输出部在所述异常检测部接受到所述异常信号时，向所述电力转换器输出退磁控制信号，

伴随所述退磁控制信号的输入，所述电力转换器使用于形成使所述转子的所述磁铁退磁的退磁磁通的退磁电流在所述线圈流通。

2.根据权利要求1所述的电动机械系统，其特征在于，

伴随所述退磁控制信号的输入，所述电力转换器使用于形成包含与所述磁铁产生的磁场的方向为相反方向且与所述磁铁的旋转同步的第一退磁磁通成分的所述退磁磁通的所述退磁电流在所述线圈流通。

3.根据权利要求2所述的电动机械系统，其特征在于，

伴随所述退磁控制信号的输入，所述电力转换器进行控制，以使在包围所述转子的线圈中的、相对于所述转子位于d轴成分大于q轴成分的位置的线圈中流通的电流比在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中流通的电流大。

4.根据权利要求3所述的电动机械系统，其特征在于，

所述电力转换器使电流不在位于q轴成分大于d轴成分的位置的线圈中流通。

5.根据权利要求2所述的电动机械系统，其特征在于，

包含所述第一退磁磁通成分的所述退磁磁通的强度是产生所述转子的所述磁铁的不可逆退磁的强度。

6.根据权利要求1所述的电动机械系统，其特征在于，

所述退磁控制信号使用于形成包含与所述转子的所述磁铁交链的交流的第二退磁成分的所述退磁磁通的所述退磁电流，从所述电力转换器向所述线圈输出。

7.根据权利要求1所述的电动机械系统，其特征在于，

所述控制器具有对所述转子的所述磁铁的不可逆退磁的程度进行评价的退磁评价部，

在所述转子的所述磁铁的不可逆退磁的程度为阈值以下的情况下，所述退磁评价部使来自所述信号输出部的所述退磁控制信号的输出停止。

8.根据权利要求1所述的电动机械系统，其特征在于，

所述轴在与设置有所述转子的位置不同的位置，与原动机的旋转机构连接，

所述轴接受从所述旋转机构传递的动力而使所述转子旋转，

所述电动机械因所述转子的旋转而生成电力。