DE112017004514T5

DE112017004514T5 - Rotationsmaschine der Feldwicklungsart

Info

Publication number: DE112017004514T5
Application number: DE112017004514.2T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Seguchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2019-06-19
Also published as: US11050330B2; CN109690925A; CN109690925B; WO2018047768A1; JP6604291B2; US20190207491A1; JP2018042401A

Abstract

Eine Feldwicklungsrotationsmaschine 20 umfasst einen Stator 24 mit einem Statorkern 32 und einer Statorspule 34, die um den Statorkern herumgewickelt ist, einen Rotor 26 mit einem Rotorkern 42 und einer Rotorfeldspule 44, die um den Rotorkern herumgewickelt ist, und ein Gleichrichterelement 52, das zwischen beiden Enden der Rotorfeldspule verbunden ist. Die Feldwicklungsrotationsmaschine 20 umfasst einen Kondensator 54, dessen erster Anschluss mit einem Anodenanschluss des Gleichrichterelements verbunden ist und dessen zweiter Anschluss mit irgendeinem Punkt der Rotorfeldspule verbunden ist.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Rotationsmaschine der Feldwicklungsart.
[Hintergrund]
Eine Rotationsmaschine der Feldwicklungsart bzw. eine Feldwicklungsrotationsmaschine, wie zum Beispiel in Patentliteratur 1 offenbart ist, die ein magnetisches Feld durch Erregung einer Statorspule erzeugt, ist allgemein bekannt. Die Feldwicklungsrotationsmaschine umfasst einen Stator und einen Rotor. Der Stator besitzt einen Statorkern und eine Statorspule, die um den Statorkern gewickelt ist. Der Rotor besitzt einen Rotorkern und eine Rotorfeldwicklung, die um den Rotorkern herumgewickelt ist. Die Rotorfeldspule wird durch eine Diode, die ein Gleichrichterelement ist, kurzgeschlossen. Das heißt, eine Diode ist zwischen beiden Enden der Rotorfeldspule verbunden bzw. angeschlossen.
Die vorstehende Feldwicklungsrotationsmaschine umfasst eine Inverterschaltung und eine Steuerungsschaltung. Die Inverterschaltung ist mit der Statorspule verbunden. Die Steuerungsschaltung steuert die Inverterschaltung, sodass ein Strom in Abhängigkeit einer Rotationsposition des Rotors durch die Statorspule fließt. Der Strom, der durch die Statorspule fließt, ist eine Summe eines Grundstroms (das heißt eines Synchronstroms) und eines Erregerstroms. Der Grundstrom ist eine Stromkomponente zum Erzeugen eines Drehmoments. Der Erregerstrom ist eine Stromkomponente für eine Rotorerregung. Der Erregerstrom ist ein Strom mit einem kürzeren Zyklus (das heißt einer höheren Frequenz) als der Grundstrom und ist in eine gepulste Wellenform geformt. Wenn der Erregerstrom durch die Statorspule fließt, verbindet sich ein Erregungsmagnetfluss mit einem Hauptmagnetpol des Rotorkerns. Dann wird eine Spannung in der Rotorfeldspule erzeugt, um einen Erregerstrom zu induzieren.
Wie vorstehend beschrieben ist die Diode zwischen beiden Enden der Rotorfeldspule verbunden bzw. angeschlossen. Dementsprechend, auch wenn eine Wechselspannung in der Rotorfeldspule aufgrund einer Schwankung des Erregungsmagnetflusses erzeugt wird, fließt ein Strom in nur eine Richtung durch die Rotorfeldspule. Dies erregt den Rotorkern in eine vorbestimmte Richtung, um ein Paar von Feldpolen (speziell einen N-Pol und einen S-Pol) zu bilden. Ein Feldmagnetfluss zum Bilden des Paars der Feldpole wird durch Zuführen des Erregerstroms für eine Rotorerregung an die Statorspule und Gleichrichten des Stroms in der Rotorfeldspule erzeugt.
Somit empfängt die Feldwicklungsrotationsmaschine den Erregungsmagnetfluss von dem Stator durch die Rotorfeldspule und richtet den Strom in eine Richtung durch die Diode gleich, um den Feldpol zu bilden. In der Rotationsmaschine, um ein Drehmoment zu erzeugen, wird der Erregungsmagnetfluss dazu gebracht, sich mit dem Hauptmagnetpol des Rotorkerns zu verbinden, um den Rotorkern zu erregen. Die Erregung des Rotorkerns wird durch Überlagern des gepulsten Erregerstroms mit dem Grundstrom durchgeführt, um den Erregerstrom in der Rotorfeldspule zu induzieren.
[Liste des Standes der Technik]
[Patentliteratur]
PTL 1: JP 2008-178211 A
[Kurzfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Die Rotorfeldspule des Feldpols besitzt eine Induktivität. Die Rotorfeldspule von jedem Pol bildet eine partielle Induktivität in jedem Pol. Magnetflüsse, die durch den Feldpol fließen, umfassen einen Streumagnetfluss, einen harmonischen Magnetfluss bzw. Oberschwingungsmagnetfluss und Ähnliches. Dementsprechend sind Richtungen von Spannungen, die in entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule erzeugt werden, nicht gleichförmig und variieren in Abhängigkeit der Zeit und einer Rotorrotationsposition. Wenn Spannungen, die sich gegenseitig aufheben, in den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule erzeugt werden, wird die Spannung der gesamten Rotorfeldspule reduziert und wird der Erregerstrom verringert. Als ein Ergebnis kann ein Verlust einer Erregungsenergie auftreten.
Die vorliegende Offenbarung stellt eine Feldwicklungsrotationsmaschine bzw. eine Rotationsmaschine der Feldwicklungsart bereit, die dazu in der Lage ist, ein Auftreten eines Erregungsenergieverlusts zu verhindern, wenn die Spannungen, die in den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule erzeugt werden, sich gegenseitig aufheben.
[Lösung des Problems]
Eine Feldwicklungsrotationsmaschine, die ein Aspekt einer Technik der vorliegenden Offenbarung ist, umfasst einen Stator mit einem Statorkern und einer Statorspule, die um den Statorkern herumgewickelt ist, einen Rotor mit einem Rotorkern und einer Rotorfeldspule, die um den Rotorkern herumgewickelt ist, und ein Gleichrichterelement, das zwischen beiden Enden der Rotorfeldspule verbunden bzw. angeschlossen ist. Die Feldwicklungsrotationsmaschine umfasst einen Kondensator, dessen eines Ende (erster Anschluss) mit einem Ende (Anodenanschluss) des Gleichrichterelements verbunden ist, und dessen anderes Ende (zweiter Anschluss) mit einem Zwischenpunkt (vorbestimmte Position) der Rotorfeldspule verbunden ist.
Gemäß dieser Konfiguration, wenn Spannungen, die in den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule aufgrund des Streumagnetflusses, des harmonischen Magnetflusses bzw. Oberschwingungsmagnetflusses und Ähnlichem erzeugt werden, sich gegenseitig aufheben, speichert die Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung eine Erregungsenergie in Abhängigkeit der Spannungen, die sich gegenseitig aufheben, in einem Kondensator. Danach, wenn die Spannungsrichtungen wechseln und die Spannungen in Richtungen sind, die sich gegenseitig aufheben, gibt die Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung die Energie, die in dem Kondensator gespeichert ist, an die Rotorfeldspule aus und wandelt die Energie in einen Erregerstrom um, der den Rotorkern erregt. Dadurch kann in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung ein Auftreten des Erregungsenergieverlustes, wenn die Spannungen, die in den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule erzeugt werden, sich gegenseitig aufheben, verhindert werden.
In der Feldwicklungsrotationsmaschine, die ein Aspekt einer Technik der vorliegenden Offenbarung ist, ist ein Strom, der durch die Statorspule fließt, ein Strom, der durch Überlagern eines Grundstroms zum Erzeugen eines Drehmoments und eines harmonischen Stroms bzw. Oberschwingungsstroms mit einem kürzeren Zyklus als der Grundstrom erhalten wird.
Gemäß dieser Konfiguration, wenn ein Oberschwingungsstrom durch die Statorspule fließt, erzeugt die Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung einen Erregungsmagnetfluss in Abhängigkeit des Oberschwingungsstroms. Somit kann in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung der Erregerstrom, der eine Wechselspannung in der Rotorfeldspule erzeugt, um den Rotorkern zu erregen, induziert werden.
In der Feldwicklungsrotationsmaschine, die ein Aspekt einer Technik der vorliegenden Offenbarung ist, umfasst die Rotorfeldspule einen ersten Feldspulenteil und einen zweiten Feldspulenteil. Der erste Feldspulenteil ist mit einem Kondensator parallel verbunden. Der zweite Feldspulenteil ist zwischen dem anderen Ende (Kathodenanschluss) des Gleichrichterelements und dem anderen Ende des Kondensators verbunden. Der erste Feldspulenteil ist an einer Seite näher zu (an einer Position näher zu) einem Hauptmagnetpol des Rotorkerns als zu dem zweiten Feldspulenteil angeordnet.
Gemäß dieser Konfiguration wird in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung, wenn ein Streumagnetfluss, ein Oberschwingungsmagnetfluss oder Ähnliches erzeugt wird, eine Differenz in einem Flussinhalt zwischen dem ersten Feldspulenteil und dem zweiten Feldspulenteil groß. Als ein Ergebnis kann in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung eine Energie, die in dem Kondensator gespeichert wird, durch die Differenz in dem Flussinhalt erhöht werden. Somit kann in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
In der Feldwicklungsrotationsmaschine, die ein Aspekt einer Technik der vorliegenden Offenbarung ist, umfasst die Rotorfeldspule einen ersten Feldspulenteil und einen Feldspulenteil. Der erste Feldspulenteil ist mit einem Kondensator parallel verbunden. Der zweite Feldspulenteil ist zwischen dem anderen Ende des Gleichrichterelements und dem anderen Ende des Kondensators verbunden. Der erste Feldspulenteil ist an einer Seite entfernter von (an einer Position entfernter von) dem Statorkern als von dem zweiten Feldspulenteil angeordnet.
Gemäß dieser Konfiguration wird in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung, wenn ein Streumagnetfluss, ein Oberschwingungsmagnetfluss oder Ähnliches erzeugt wird, eine Differenz in einem Flussinhalt zwischen dem ersten Feldspulenteil und dem zweiten Feldspulenteil groß. Als ein Ergebnis kann in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung eine Energie, die in dem Kondensator gespeichert wird, durch die Differenz in dem Flussinhalt erhöht werden. Somit kann in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
In der Feldwicklungsrotationsmaschine, die ein Aspekt einer Technik der vorliegenden Offenbarung ist, umfasst der Rotorkern eine Vielzahl von Hauptmagnetpolen und einen Hilfspol, der zwischen den Hauptmagnetpolen angeordnet ist. Der Rotorkern umfasst einen Magneten. Der Magnet ist in dem Hilfspol bereitgestellt und in eine Richtung des Aufhebens des Streumagnetflusses, der zwischen den Hauptmagnetpolen erzeugt wird, magnetisiert.
Gemäß dieser Konfiguration kann in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung eine Streuung eines Magnetflusses über die Statorseite und die Rotorseite zwischen den Hauptmagnetpolen durch den Magneten, der in dem Hilfspol bereitgestellt ist, unterdrückt werden. Deshalb kann in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung der Magnetfluss, der durch den Feldpol fließt, effizient an den Hauptmagnetpol weitergeleitet werden. Somit kann in der Feldwicklungsrotationsmaschine der vorliegenden Offenbarung ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtkonfigurationsdiagramm einer Feldwicklungsrotationsmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 ist ein Schaltungsdiagramm der Feldwicklungsrotationsmaschine des ersten Ausführungsbeispiels.
3 ist eine Querschnittsansicht, wenn die Feldwicklungsrotationsmaschine des ersten Ausführungsbeispiels durch eine Ebene geschnitten wird, die sich in eine Richtung senkrecht zu der Rotationsachse erstreckt.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer zeitlichen Änderung eines Phasenstroms zeigt, der durch eine Statorspule in der Feldwicklungsrotationsmaschine des ersten Ausführungsbeispiels fließt.
5 ist ein Diagramm, das eine zeitliche Änderung eines Drehmoments zeigt, das erzeugt wird, wenn ein Phasenstrom dazu gebracht wird, in einer Wellenform, die in 4 gezeigt ist, durch die Statorspule in der Feldwicklungsrotationsmaschine des ersten Ausführungsbeispiels zu fließen.
6 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Rotorfeldspule umfasst, die in der Feldwicklungsrotationsmaschine des ersten Ausführungsbeispiels bereitgestellt ist.
7 ist ein Diagramm zum Erklären, dass ein Kondensator in eine Richtung geladen wird, in die sich Spannungen, die in entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule erzeugt werden, gegenseitig aufheben, in der Feldwicklungsrotationsmaschine des ersten Ausführungsbeispiels.
8 ist ein Diagramm zum Erklären, dass ein Kondensator in eine Richtung geladen wird, in die sich Spannungen, die in entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule erzeugt werden, gegenseitig aufheben, in der Feldwicklungsrotationsmaschine des ersten Ausführungsbeispiels.
9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Spannungsrichtung der Rotorfeldspule, einer Gesamtspannung, eines erzeugten Stroms und einer Stromumwandlungseffizienz in der Feldwicklungsrotationsmaschine des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
10 ist eine Querschnittsansicht, wenn eine Feldwicklungsrotationsmaschine eines zweiten Ausführungsbeispiels durch eine Ebene geschnitten wird, die sich in eine Richtung senkrecht zu einer Rotationsachse erstreckt.
11 ist eine Querschnittsansicht, wenn eine Feldwicklungsrotationsmaschine eines dritten Ausführungsbeispiels durch eine Ebene geschnitten wird, die sich in eine Richtung senkrecht zu einer Rotationsachse erstreckt.
12 ist eine Querschnittsansicht, wenn eine Feldwicklungsrotationsmaschine eines vierten Ausführungsbeispiels durch eine Ebene geschnitten wird, die sich in eine Richtung senkrecht zu einer Rotationsachse erstreckt.
13 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Rotorfeldspule umfasst, die in einer Feldwicklungsrotationsmaschine eines fünften Ausführungsbeispiels bereitgestellt ist.
14 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Rotorfeldspule umfasst, die in einer Feldwicklungsrotationsmaschine eines sechsten Ausführungsbeispiels bereitgestellt ist.
15 ist ein Diagramm zum Erklären, dass ein Kondensator in eine Richtung geladen wird, in die sich Spannungen, die in entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule erzeugt werden, gegenseitig aufheben, in der Feldwicklungsrotationsmaschine des sechsten Ausführungsbeispiels.
16 ist ein Diagramm zum Erklären, dass ein Kondensator in eine Richtung geladen wird, in die sich Spannungen, die in entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule erzeugt werden, gegenseitig aufheben, in der Feldwicklungsrotationsmaschine des sechsten Ausführungsbeispiels.

[Beschreibung von Ausführungsbeispielen]
Bezugnehmend auf 1 bis 16 werden nachstehend spezifische Ausführungsbeispiele einer Feldwicklungsrotationsmaschine, die eine technische Betriebsart der vorliegenden Offenbarung ist, detailliert beschrieben.
[Erstes Ausführungsbeispiel]
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Rotationsmaschine der Feldwicklungsart bzw. eine Feldwicklungsrotationsmaschine 20 zum Beispiel ein Synchrongeneratormotor, der an einem Fahrzeug oder Ähnlichem angebracht ist. Im Folgenden wird die Feldwicklungsrotationsmaschine 20 einfach als Rotationsmaschine 20 bezeichnet. Die Rotationsmaschine 20 ist eine Einrichtung, die eine Antriebskraft zum Antreiben eines Fahrzeugs dadurch erzeugt, dass diese mit einer elektrischen Leistung von einer Leistungsversorgung 22, wie etwa einer Batterie, versorgt wird. Die Rotationsmaschine 20 ist eine Einrichtung, die eine elektrische Leistung zum Laden einer Batterie dadurch erzeugt, dass diese mit einer Antriebskraft von einer Maschine des Fahrzeugs versorgt wird. Die Rotationsmaschine 20 umfasst, wie in 1 gezeigt ist, einen Stator 24, einen Rotor 26, ein Gehäuse 28 und ein Lager 30.
Der Stator 24 ist in einem Raum, der durch das Gehäuse 28 umgeben ist, untergebracht und an dem Gehäuse 28 befestigt. Der Stator 24 umfasst einen Statorkern 32 und eine Statorspule 34. Der Statorkern 32 bildet einen Teil eines Flusspfades, durch den ein Magnetfluss fließt. Der Statorkern 32 ist in einer hohlen zylindrischen Form mit einem Loch 36 in der axialen Mitte ausgebildet. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Statorkern 32 Schlitze 38 und Zähne 40. Die Schlitze 38 sind radial einwärts geöffnet und erstrecken sich entlang der axialen Richtung. Eine Vielzahl von Schlitzen 38 ist in einer Umfangsrichtung bereitgestellt und diese sind so angeordnet, dass sie in jedem vorbestimmten Winkel zueinander ausgerichtet sind. Die Schlitze 38 nehmen einen linearen Abschnitt der Statorspule 34 auf. Die Statorspule 34 ist um die Zähne 40 des Statorkerns 32 herumgewickelt. Die Statorspule 34 umfasst eine Phasenwicklung für jede von drei Phasen U, V und W.
Der Rotor 26 ist in dem Loch 36 des Statorkerns 32 drehbar aufgenommen. Die Rotoren 26 sind auf der radialen Innenseite der Statoren 24 gegenüber einander angeordnet, mit einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen. Der Rotor 26 ist durch das Gehäuse 28 über die Lager 30 drehbar gelagert. Der Rotor 26 umfasst einen Rotorkern 42 und eine Rotorfeldspule 44. Der Rotorkern 42 bildet einen Teil eines Flusspfades, durch den ein Magnetfluss fließt.
Der Rotorkern 42 umfasst einen Hauptteil 46 und hervorstehende Polteile 48. Der Hauptteil 46 ist in einer Zylinderform ausgestaltet und eine Rotorwelle 50 ist in sein hohles Loch eingesetzt. Die hervorstehenden Polteile 48 stehen von dem Hauptteil 46 radial nach außen hervor. Eine Vielzahl von hervorstehenden Polteilen 48 ist in einer Umfangsrichtung bereitgestellt und diese sind so angeordnet, dass diese in jedem vorbestimmten Intervall zueinander ausgerichtet sind. Die hervorstehenden Polteile 48 sind ein Hauptmagnetpol, der ein Paar von Feldpolen (speziell N-Pol und S-Pol) bildet. Die Rotorfeldspule 44 ist um die hervorstehenden Polteile 48 des Rotorkerns 42 gewickelt. Die Rotorfeldspule 44 ist derart gewickelt, um den Rotorkern 42 zu umgeben. Die Rotorfeldspule 44 ist für jeden hervorstehenden Polteil 48 intensiv gewickelt.
Wie in 2 und 6 gezeigt ist, umfasst die Rotationsmaschine 20 ein Gleichrichterelement 52. Das Gleichrichterelement 52 ist eine Diode, die zwischen beiden Enden der Rotorfeldspule 44 verbunden ist. Ein Anodenanschluss des Gleichrichterelements 52 ist mit einem Ende (erster Anschluss) der Rotorfeldspule 44 verbunden. Ein Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 ist mit dem anderen Ende (zweiter Anschluss) der Rotorfeldspule 44 verbunden. Das Gleichrichterelement 52 besitzt eine Funktion der Halbwellengleichrichtung einer Wechselspannung, die in der Rotorfeldspule 44 induziert wird, und des Beschränkens der Richtung des Stroms, der durch die Rotorfeldspule 44 fließt, in eine Richtung. Durch diese Funktion des Gleichrichterelements 52 wird der hervorstehende Polteil 48 erregt, um entweder einen N-Pol oder einen S-Pol zu erzeugen. Die hervorstehenden Polteile 48 werden erregt, sodass hervorstehende Polteile 48 als N-Pole und hervorstehende Polteile 48 als S-Pole in der Umfangsrichtung entsprechend abwechselnd angeordnet sind.
Die Rotationsmaschine 20 umfasst einen Kondensator 54. Ein Ende (erster Anschluss) des Kondensators 54 ist mit dem Anodenanschluss des Gleichrichterelements 52 verbunden. Das andere Ende des Kondensators 54 (zweiter Anschluss) ist mit irgendeinem Punkt (vorbestimmte Position) der Rotorfeldspule 44 verbunden. Der Kondensator 54 ist ein passives Element, das dazu in der Lage ist, eine elektrische Ladung zu speichern. Eine Verbindungsposition zwischen dem anderen Ende des Kondensators 54 und der Rotorfeldspule 44 ist wünschenswerterweise eine Grenzposition zum Aufteilen der Rotorfeldspule 44 in die folgenden Abschnitte. Speziell ist es wünschenswerterweise eine Grenzposition zum Aufteilen der Rotorfeldspule 44 in einen Abschnitt, der leicht durch einen Streumagnetfluss, einen Oberschwingungsmagnetfluss und Ähnliches der Magnetflüsse, die durch den Feldpol fließen, beeinträchtigt wird, und einen Abschnitt, der durch diese kaum beeinträchtigt wird. Die Schaltung der Rotorfeldspule 44, des Gleichrichterelements 52 und des Kondensators 54 kann für jeden Pol oder für jedes Paar von Polen eingerichtet sein oder kann als ein Satz zusammen eingerichtet sein.
Die Rotorfeldspule 44 umfasst einen ersten Feldspulenteil 44-1 und einen zweiten Feldspulenteil 44-2. Der erste Feldspulenteil 44-1 ist mit dem Kondensator 54 parallel verbunden. Der zweite Feldspulenteil 44-2 ist zwischen dem Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende des Kondensators 54 verbunden. Wenn die Richtung einer Spannung e1, die zwischen beiden Enden des ersten Feldspulenteils 44-1 erzeugt wird, und die Richtung einer Spannung e2, die zwischen beiden Enden des zweiten Feldspulenteils 44-2 erzeugt wird, entgegengesetzt zueinander sind, und die Spannungen E1 und E2 einander aufheben, besitzt der Kondensator 54 eine Funktion des Speicherns einer Erregungsenergie in Abhängigkeit der Spannungen, die sich gegenseitig aufheben.
Der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 werden durch Aufteilen der Rotorfeldspule 44 in Abschnitte, die nachstehend beschrieben sind, erhalten. Speziell wird die Rotorfeldspule 44 in einen Abschnitt, der einfach durch den Streumagnetfluss, den Oberschwingungsmagnetfluss und Ähnliche der magnetischen Flüsse, die durch den Feldpol fließen, beeinträchtigt wird, und einen Abschnitt, der kaum durch diese beeinträchtigt wird, aufgeteilt. Der erste Feldspulenteil 44-1 ist auf einer Seite nahe (an einer Position nahe) dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Der zweite Feldspulenteil 44-2 ist auf einer entfernten Seite (an einer entfernten Position) von dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 ist auf einer Seite näher zu den hervorstehenden Polteilen 48 des Rotorkerns 42 als zu dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet.
Der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 können zum Beispiel derart angeordnet sein, dass der erste Feldspulenteil 44-1 um den hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 herumgewickelt wird und dann der zweite Feldspulenteil 44-2 außerhalb des ersten Feldspulenteils 44-1 in der Umfangsrichtung herumgewickelt wird. Der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 können durch Aufteilen von einer Wicklung erhalten werden, mit der Verbindungsposition mit dem anderen Ende des Kondensators 54 als eine Grenze. Der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 können durch Verbinden von unterschiedlichen Wicklungen (zum Beispiel zwei Wicklungen) an der Verbindungsposition mit dem anderen Ende des Kondensators 54 erhalten werden.
Eine Inverterschaltung 60 ist mit der Rotationsmaschine 20 verbunden. Die Inverterschaltung 60 ist mit der Leistungsversorgung 22 parallel verbunden. Die Inverterschaltung 60 ist mit der Statorspule 34 verbunden und ist eine Schaltung, die Spannungen an entsprechende Phasenwicklungen von Phasen U, V und W der Statorspule 34 anlegt. Die Inverterschaltung 60 umfasst ein Element 62 eines oberen Arms und ein Element 64 eines unteren Arms, die in Reihe zwischen beiden Enden der Leistungsversorgung 22 verbunden sind. Die drei Elemente 62 des oberen Arms und die drei Elemente 64 des unteren Arms sind entsprechend den entsprechenden Phasenwicklungen von Phasen U, V und W bereitgestellt.
Jedes der Elemente 62 des oberen Arms und jedes der Elemente 64 des unteren Arms umfasst ein Umschaltelement 66, wie etwa einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (das heißt IGTB, „insulated-gate type bipolar transistor“) oder einen MOS-Feldeffekttransistor (MOS, „metal oxide semiconductor“), und eine Freilaufdiode 68. In jeder von Phasen U, V, und W werden das Umschaltelement 66 des Elements 62 des oberen Arms und das Umschaltelement 66 des Elements 64 des unteren Arms in entgegengesetzten Phasen zueinander ein-/ausgeschaltet. In jeder von Phasen U, V und W wird das Schaltelement 66 des Elements 62 des oberen Arms während einer vorbestimmten Periode mit einer vorbestimmten Phasendifferenz eingeschaltet.
Ein Glättungskondensator 70 ist zwischen beiden Enden der Inverterschaltung 60 verbunden. Der Glättungskondensator 60 ist zwischen beiden Enden der Leistungsversorgung 22 verbunden und ist mit der Leistungsversorgung 22 parallel verbunden. Der Glättungskondensator 70 glättet eine Spannung, die zwischen beiden Enden der Inverterschaltung 60 erzeugt wird.
Eine Steuerungsschaltung 72 ist mit der Inverterschaltung 60 verbunden. Die Steuerungsschaltung 62 ist mit entsprechenden Schaltelementen der Elemente 62 des oberen Arms und der Elemente 64 des unteren Arms der Inverterschaltung 60 verbunden und steuert die Inverterschaltung 60. Die Steuerungsschaltung 72 ist mit einem Positionssensor 74 zum Erfassen einer Rotationsposition des Rotors 26 verbunden. Die Steuerungsschaltung 72 steuert die Inverterschaltung 60 an, sodass ein gewünschter Strom durch die Statorspule 34 fließt, basierend auf der Rotationsposition des Rotors 26, die von dem Positionssensor 74 erhalten wird. Die Inverterschaltung 60 legt Spannungen an entsprechende Phasenwicklungen von Phasen U, V, und W an, sodass ein gewünschtes rotierendes Magnetfeld von der Statorspule 34 dadurch erzeugt wird, dass das Umschaltelement 66 gemäß einer Ansteuerungsanweisung von der Steuerungsschaltung 72 angesteuert wird.
Nun wird eine Beschreibung einer Operation der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels vorgenommen.
Die Steuerungsschaltung 72 führt einen Erregerstrom, der eine Stromkomponente für eine Rotorerregung ist, durch die Statorspule 34 zu, um eine Wechselspannung an der Rotorfeldspule 44 zu induzieren. Dieser Erregerstrom ist von einem Grundstrom (das heißt einem Synchronstrom), der eine Stromkomponente zum Erzeugen eines Drehmoments ist, verschieden. Wie in 4 gezeigt ist, ist der Strom, der durch die Statorspule 34 fließt, eine Summe eines Grundstroms und des Erregerstroms. Der Erregerstrom für eine Rotorerregung ist ein Strom mit einem kürzeren Zyklus (das heißt einer höheren Frequenz) als der Grundstrom und ebenso ein Strom mit einer kleineren Amplitude als der Grundstrom. Dieser Erregerstrom ist ein Strom, der mit Bezug auf den Grundstrom pulsiert und ist ein harmonischer Strom bzw. Oberschwingungsstrom mit Bezug auf den Grundstrom.
Die Steuerungsschaltung 72 steuert die Inverterschaltung 60, sodass ein Strom, der durch Überlagern des Grundstroms zum Erzeugen eines Drehmoments mit dem Oberschwingungsstrom mit dem kürzeren Zyklus als der Grundstrom erhalten wird, durch die Statorspule 34 fließt. Die Steuerungsschaltung 72 steuert die Amplitude und einen Zyklus von jedem des Grundstroms und des Oberschwingungsstroms unabhängig voneinander.
Wenn der Grundstrom von der Inverterschaltung 60 durch jede Phasenwicklung der Statorspule 34 gemäß der Ansteuerungsanweisung von der Steuerungsschaltung 72 fließt, wird das rotierende Magnetfeld, das den Rotor 26 dreht, erzeugt.
Wenn der Oberschwingungsstrom durch jede Phasenwicklung der Statorspule 34 fließt, wird ein Wechselstrommagnetfeld in Abhängigkeit des Oberschwingungsstroms erzeugt, um den Erregungsmagnetfluss zu erzeugen. In diesem Fall verbindet sich der Erregungsmagnetfluss mit dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 und eine Wechselspannung wird an der Rotorfeldspule 44 erzeugt, um den Feldstrom zu induzieren.
Das Gleichrichterelement 62 ist zwischen beiden Enden der Rotorfeldspule 44 verbunden und die Rotorfeldspule 44 ist über das Gleichrichterelement 52 kurzgeschlossen. Deshalb, wie vorstehend beschrieben, auch wenn eine Wechselspannung an der Rotorfeldspule 44 erzeugt wird, fließt ein Strom nur in eine Richtung durch die Rotorfeldspule 44. Dadurch wird der Rotorkern 42 in eine vorbestimmte Richtung erregt, um ein Paar von Feldpolen in dem Rotorkern 42 zu bilden. Der Feldmagnetfluss zum Bilden dieses Paares von Feldpolen wird durch Anlegen des Erregerstroms für eine Rotorerregung an die Statorspule 34 und Gleichrichten des Stroms durch die Rotorfeldspule 44 gebildet.
Die Rotorfeldspule 44 umfasst eine Induktivität. Das heißt, die Rotorfeldspule 44 von jedem Pol bildet eine partielle Induktivität in jedem Pol. Magnetflüsse, die durch den Feldpol fließen, umfassen einen Streumagnetfluss, einen Oberschwingungsmagnetfluss und Ähnliches. Deshalb sind die Beträge und Richtungen der eindringenden Magnetflüsse voneinander verschieden, in Abhängigkeit von der Position der Rotorfeldspule 44. Die Richtungen der Spannungen, die in den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden, sind nicht gleichförmig und variieren in Abhängigkeit von der Zeit und der Rotorrotationsposition .
Wie in 9 gezeigt ist, weisen Richtungen von Spannungen, die an der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden, vier Muster auf. Speziell umfassen die Richtungen einen Fall (Muster 1 und Muster 4), in dem die Richtung der Spannung e1, die an dem ersten Feldspulenteil 44-1 erzeugt wird, und die Richtung der Spannung e2, die an dem zweiten Feldspulenteil 44-2 erzeugt wird, gleich sind, und einen Fall (Muster 2 und Muster 3), in dem die Richtungen entgegengesetzt zueinander sind. Dann, wie in dem Muster 2 und dem Muster 3 gezeigt ist, wenn Spannungen, die sich gegenseitig aufheben, in den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden, verringert sich die Gesamtspannung der Rotorfeldspule 44, um den Erregerstrom zu reduzieren. Als ein Ergebnis kann ein Verlust einer Erregungsenergie auftreten.
Im Gegensatz dazu ist bei der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Gleichrichterelement 52 zwischen beiden Enden der Rotorfeldspule 44 verbunden und ist der Kondensator 54 zwischen dem Anodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und irgendeinem Punkt der Rotorfeldspule 44 verbunden. Das heißt, die Rotationsmaschine 20 ist mit dem Kondensator 54 bereitgestellt, dessen eines Ende mit dem Anodenanschluss des Gleichrichterelements 52 verbunden ist und dessen anderes Ende mit irgendeinem Punkt der Rotorfeldspule 44 verbunden ist.
Bei solch einer Struktur der Rotationsmaschine 20, wenn die Spannungsrichtung das Muster 2 ist, fließen der Strom, der durch den ersten Feldspulenteil 44-1 fließt, und der Strom, der durch den zweiten Feldspulenteil 44-2 fließt, zu dem Kondensator 54. Speziell, wie in 7 gezeigt ist, sind die Spannungsrichtungen zwischen dem ersten Feldspulenteil 44-1 und dem zweiten Feldspulenteil 44-2, die an der Verbindungsposition zwischen dem anderen Ende des Kondensators 54 und der Rotorfeldspule 44 geteilt sind, entgegengesetzt zueinander. Somit heben sich die Spannungen e1 und e2 gegenseitig auf. Dann werden diese Spannungen e1 und e2 in dem ersten Feldspulenteil 44-1 und dem zweiten Feldspulenteil 44-2 entsprechend angelegt, sodass die Stromflüsse von den Verbindungsabschnittseiten mit dem Gleichrichterelement 52 zu der Verbindungsabschnittseite mit dem anderen Ende des Kondensator 54 fließen. In solch einem Fall, in der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, fließen die Ströme durch den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2 entsprechend zu dem Kondensator 54. Als ein Ergebnis wird bei der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Erregungsenergie in Abhängigkeit der Spannungen, die sich zwischen dem ersten Feldspulenteil 44-1 und dem zweiten Feldspulenteil 44-2 gegenseitig aufheben, in dem Kondensator 54 gespeichert, um den Kondensator 54 zu laden.
Nach dem Laden des Kondensators 54, wenn die Spannungsrichtung das Muster 3 ist, fließen die Ströme von dem Kondensator 54 entsprechend durch den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2 in der Rotationsmaschine 20. Speziell, wie in 8 gezeigt ist, werden die Spannungsrichtungen des ersten Feldspulenteils 44-1 und des zweiten Feldspulenteils 44-2 gewechselt. Dann werden diese Spannungen e1 und e2 in Richtungen, in denen sich diese gegenseitig aufheben, entsprechend an den ersten Feldwicklungsteil 44-1 und den zweiten Feldwicklungsteil 44-2 angelegt, sodass die Ströme von der Verbindungsabschnittsseite mit dem anderen Ende des Kondensators 54 zu den Verbindungsabschnittsseiten mit dem Gleichrichterelement 52 fließen. In solch einem Fall fließen in der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Ströme entsprechend von der Seite des Kondensators 54 durch den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2. Als ein Ergebnis wird in der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Energie, die in dem Kondensator 54 gespeichert ist, entsprechend an den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2 freigegeben, um den Kondensator 54 zu entladen.
Wie vorstehend beschrieben, in der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wenn die Spannung e1, die an dem ersten Feldspulenteil 44-1 erzeugt wird, und die Spannung e2, die an dem zweiten Feldspulenteil 44-2 erzeugt wird, sich aufgrund des Streumagnetflusses, des Oberschwingungsmagnetflusses, und Ähnlichem gegenseitig aufheben, verringert sich eine Spannung, die auf die gesamte Rotorfeldspule 44 wirkt. Jedoch kann die Rotationsmaschine 20 die Erregungsenergie in Abhängigkeit der Spannungen, die sich gegenseitig aufheben, in dem Kondensator 54 speichern. Dann, nach dem Laden des Kondensators 54 und wenn die vorstehenden Spannungsrichtungen gewechselt werden, gibt die Rotationsmaschine 20 die Energie, die in dem Kondensator 54 gespeichert ist, an die Rotorfeldspule 44 frei. Somit wird in der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Energie, die in dem Kondensator 54 gespeichert wird, in einen Erregerstrom umgewandelt, der den Rotorkern 42 erregt.
Deshalb, gemäß der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wenn Spannungen in Richtungen, die sich gegenseitig aufheben, an entsprechend partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden, wird eine Erregungsenergie, die in der Rotorfeldspule 44 erzeugt wird, effizient in einen Erregerstrom umgewandelt. Dadurch kann die Rotationsmaschine 20 einen Feldstrom sicherstellen. Folglich kann die Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Auftreten eines Erregungsenergieverlustes in Verbindung mit einer Reduzierung eines Erregerstroms, wenn die Spannungen in Richtungen, die sich gegenseitig aufheben, an den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden, verhindern. Weiterhin kann die Rotationsmaschine 20 den Rotorkern 42 effizient erregen, auch wenn sich die Spannungen gegenseitig aufheben.
Wenn der Feldstrom wie vorstehend beschrieben sichergestellt werden kann, kann die Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den Oberschwingungsstrom, der auf dem Grundstrom, der durch die Statorspule 34 fließt, zu überlagern ist, der zum Bilden eines Feldpols auf dem Rotorkern 42 notwendig ist, auf eine kleine Amplitude unterdrücken. Folglich kann die Rotationsmaschine 20 eine Drehmomentwelligkeit kleiner reduzieren, als wenn die Amplitude des Oberschwingungsstroms groß ist (siehe 5).
In der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 der Rotorfeldspule 44 an Positionen angeordnet, wie nachstehend beschrieben, mit Bezug auf den hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42. Speziell ist der erste Feldspulenteil 44-1, der mit dem Kondensator 54 parallel verbunden ist, auf einer Seite näher zu dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Der zweite Feldspulenteil 44-2, der zwischen dem Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende des Kondensators 54 verbunden ist, ist auf einer Seite entfernt von dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Die Magnetflüsse, die in den hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 eindringen, umfassen einen Streumagnetfluss und Ähnliches. Deshalb sind die Beträge und Richtungen der eindringenden Magnetflüsse voneinander in Abhängigkeit der Position der Rotorfeldspule 44 verschieden. Dieses Phänomen ist besonders auffallend in dem Oberschwingungsmagnetfluss. Speziell ist die Differenz in dem Flussinhalt zwischen der Seite nahe dem hervorstehenden Polteil 48 der Rotorfeldspule 44 (das heißt der Hauptmagnetpolseite) und der Seite entfernt von dem hervorstehenden Polteil 48 (das heißt zwischen den Hauptmagnetpolen) groß. Folglich, gemäß der Struktur der Rotationsmaschine 20, kann die Energie, die in dem Kondensator 54 zu speichern ist, dementsprechend erhöht werden. Somit kann in der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
Wie von der vorstehenden Beschreibung klar ist, ist die Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Feldwicklungsrotationsmaschine bzw. eine Rotationsmaschine der Feldwicklungsart, die den Stator 24 mit dem Statorkern 32 und der Statorspule 34, die um den Statorkern 32 herumgewickelt ist, den Rotor 26 mit dem Rotorkern 42 und der Rotorfeldspule 44, die um den Rotorkern 42 herumgewickelt ist, und das Gleichrichterelement 52, das zwischen beiden Enden der Rotorfeldspule 44 verbunden ist, umfasst. Zusätzlich umfasst die Rotationsmaschine 20 den Kondensator 54, dessen eines Ende mit dem Anodenanschluss des Gleichrichterelements 52 verbunden ist, und dessen anderes Ende mit irgendeinem Punkt der Rotorfeldspule 44 verbunden ist.
Gemäß dieser Konfiguration speichert die Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Erregungsenergie in Abhängigkeit der Spannungen, die sich gegenseitig aufheben, in dem Kondensator 54, wenn Spannungen, die in den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden, sich aufgrund des Streumagnetflusses, des Oberschwingungsmagnetflusses und Ähnlichem gegenseitig aufheben. Danach gibt die Rotationsmaschine 20 die Energie, die in dem Kondensator 54 gespeichert ist, an die Rotorfeldspule 44 aus und wandelt die Energie in einen Erregerstrom um, der den Rotorkern 42 erregt, wenn die Spannungsrichtungen gewechselt werden, um Richtungen zu sein, in die sich die Spannungen gegenseitig aufheben. Somit kann die Rotationsmaschine 20 ein Auftreten eines Energieverlustes verhindern, wenn die Spannungen, die an den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden, sich gegenseitig aufheben.
In der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird der Strom, der durch die Statorspule 34 fließt, durch Überlagern eines Grundstroms zum Erzeugen eines Drehmoments mit einem Oberschwingungsstrom mit einem kürzeren Zyklus als der Grundstrom erhalten.
Gemäß der Konfiguration erzeugt die Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Erregungsmagnetfluss in Abhängigkeit des Oberschwingungsstroms, wenn der Oberschwingungsstrom durch die Statorspule 34 fließt. Deshalb kann in der Rotationsmaschine 20 eine Wechselspannung in der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden, um einen Erregerstrom zu induzieren, der den Rotorkern 42 erregt.
Zusätzlich weist in der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Rotorfeldspule 44 den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2 auf. Der erste Feldspulenteil 44-1 ist mit dem Kondensator 54 parallel verbunden. Der zweite Feldspulenteil 44-2 ist zwischen dem Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende des Kondensators 54 verbunden. Der erste Feldspulenteil 44-1 ist auf der Seite näher zu dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 als zu dem zweiten Feldspulenabschnitt 44-2 angeordnet.
Gemäß der Konfiguration wird in der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Differenz in dem Flussinhalt zwischen dem ersten Feldspulenteil 44-1 und dem zweiten Feldspulenteil 44-2 groß, wenn ein Streumagnetfluss, ein Oberschwingungsmagnetfluss oder Ähnliches erzeugt wird. Als ein Ergebnis kann die Rotationsmaschine 20 eine Energie, die in dem Kondensator 54 zu speichern ist, durch die Differenz in dem Flussinhalt erhöhen. Somit kann in der Rotationsmaschine 20 ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
In der Rotationsmaschine 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 der Rotorfeldspule 44 an Positionen angeordnet, wie nachstehend beschrieben, mit Bezug auf den hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42. Speziell ist der erste Feldspulenteil 44-1, der mit dem Kondensator 54 parallel verbunden ist, auf der Seite nahe dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Der zweite Feldspulenteil 44-2, der zwischen dem Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende des Kondensators 54 verbunden ist, ist auf einer Seite entfernt von dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Jedoch ist die Technik der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der erste Feldspulenteil 44-1 auf der Seite entfernt von dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet sein und kann der zweite Feldspulenteil 44-2 auf der Seite nahe dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet sein. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 kann auf der Seite entfernter von dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 als von dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet sein.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der erste Feldspulenteil 44-1 auf der Seite nahe zu (an einer Position nahe zu) dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet und ist der zweite Feldspulenteil 44-2 auf der Seite entfernt von (an einer Position entfernt von) dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Nachstehend sind in 10 für die gleichen Bestandsteile, wie die, die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben sind, die gleichen Bezugszeichen angehängt und wird deren Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Im Gegensatz, wie in 10 gezeigt ist, sind in einer Rotationsmaschine 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein erster Feldspulenteil 44-1 und ein zweiter Feldspulenteil 44-2 einer Rotorfeldspule 44 an Positionen, wie nachstehend beschrieben, mit Bezug auf einen Statorkern 32 angeordnet. Speziell ist der erste Feldspulenteil 44-1, der mit einem Kondensator 54 parallel verbunden ist, auf einer Seite entfernt von dem Statorkern 32 in eine radiale Richtung angeordnet. Der zweite Feldspulenteil 44-2, der zwischen dem Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende (einem zweiten Anschluss) des Kondensator 54 verbunden ist, auf einer Seite nahe dem Statorkern 32 in die radiale Richtung angeordnet. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 ist auf einer Seite entfernter von (das heißt einer inneren Seite in der radialen Richtung von) dem Statorkern 32 als von dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet.
Es sei angemerkt, dass der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 zum Beispiel derart angeordnet sein könnten, dass der erste Feldspulenteil 44-1 um den hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 gewickelt ist, und dann der zweite Feldspulenteil 44-2 außerhalb des ersten Feldspulenteils 44-1 in der radialen Richtung herumgewickelt wird.
Die Magnetflüsse, die in den hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 eindringen, umfassen einen Streumagnetfluss und Ähnliches. Deshalb sind die Beträge und Richtungen der eindringenden Magnetflüsse voneinander in Abhängigkeit von der Position der Rotorfeldspule 44 verschieden. Dieses Phänomen ist besonders auffallend in dem Oberschwingungsmagnetfluss. Speziell ist die Differenz in dem Flussinhalt groß zwischen der Seite nahe dem Statorkern 32 der Rotorfeldspule 44 und der Seite entfernt von dem Statorkern 32 (das heißt der Seite des Hauptteils 46 des Rotorkerns 42). Folglich kann ebenso in der Struktur der Rotationsmaschine 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Energie, die in dem Kondensator 54 zu speichern ist, dementsprechend erhöht werden. Somit kann in der Rotationsmaschine 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
Wie von der vorstehenden Beschreibung klar ist, umfasst in der Rotationsmaschine 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Rotorfeldspule 44 den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2. Der erste Feldspulenteil 44-1 ist mit dem Kondensator 54 parallel verbunden. Der zweite Feldspulenteil 44-2 ist zwischen dem Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende des Kondensators 54 verbunden. Der erste Feldspulenteil 44-1 ist auf der Seite entfernter von dem Statorkern 32 als von dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet.
Gemäß der Konfiguration wird in der Rotationsmaschine 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Differenz in dem Flussinhalt zwischen dem ersten Feldspulenteil 44-1 und dem zweiten Feldspulenteil 44-2 groß, wenn der Streumagnetfluss, der Oberschwingungsmagnetfluss oder Ähnliches erzeugt werden. Als ein Ergebnis kann die Rotationsmaschine 100 die Energie, die in dem Kondensator 54 zu speichern ist, durch die Differenz in dem Flussinhalt erhöhen. Somit kann in der Rotationsmaschine 100 ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
Es sei angemerkt, dass in der Rotationsmaschine 100 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 der Rotorfeldspule 44 an Positionen, wie nachstehend beschrieben, angeordnet sind, mit Bezug auf den Statorkern 32. Speziell ist der erste Feldspulenteil 44-1, der mit einem Kondensator 54 parallel verbunden ist, auf einer Seite entfernt von dem Statorkern 32 in einer radiale Richtung angeordnet. Der zweite Feldspulenteil 44-2 ist zwischen dem Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende des Kondensators 54 auf der Seite nahe dem Statorkern 32 in der radialen Richtung angeordnet. Jedoch ist die Technik der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der erste Feldspulenteil 44-1 auf der Seite nahe dem Statorkern 32 in der radialen Richtung angeordnet sein und kann der zweite Feldspulenteil 44-2 auf der Seite entfernt von dem Statorkern 32 in der radialen Richtung angeordnet sein. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 kann auf der Seite näher zu (das heißt auf der äußeren Seite in der radialen Richtung von) dem Statorkern 32 als zu dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet sein.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
Die Magnetflüsse, die durch den Feldpol fließen, umfassen Streumagnetflüsse. Die Streumagnetflüsse umfassen Magnetflüsse, die über eine Seite des Stators 24 und eine Seite des Rotors 26 zwischen hervorstehenden Polteilen 48, die Hauptmagnetpole sind, entweichen bzw. streuen. Somit könnte eine effiziente Bildung von Magnetflüssen blockiert werden. Nachstehend sind in 11 für die gleichen Bestandteile, wie die, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind, die gleichen Bezugszeichen angehängt und wird deren Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Im Gegensatz, wie in 11 gezeigt ist, umfasst in einer Rotationsmaschine 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Rotorkern 42 einen Hauptteil 46 und eine Vielzahl von hervorstehenden Polteilen 48 und umfasst weiterhin einen Hilfspolteil 202. Die hervorstehenden Polteile 48 sind Hauptmagnetpole, die ein Paar von Feldpolen bilden. Der Hilfspolteil 202 ist zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 angeordnet und ist für jedes Intervall zwischen den Hilfspolenteilen 48 bereitgestellt. Die Hilfspolenteile 202 sind in Vielzahl in der Umfangsrichtung bereitgestellt und sind angeordnet, um abwechselnd mit den hervorstehenden Polteilen 48 in einem vorbestimmten Winkel ausgerichtet zu sein. Der Hilfspolteil 202 ist ein Hilfspol, der bereitgestellt ist, um eine Grenze zwischen den hervorstehenden Polteilen 48, die in der Umfangsrichtung nebeneinanderliegen, bereitzustellen. Der Hilfspolteil 202 steht von dem Hauptteil 46 in der radialen Richtung nach außen hervor.
Es sei angemerkt, dass der Hilfspolteil 202 eine kleinere Umfangsbreite aufweisen kann als der hervorstehende Polteil 48. Zusätzlich kann eine Lücke zwischen dem vorderen Ende des Hilfspolteils 202 und dem vorderen Ende des Zahns 40 des Statorkerns 42 größer sein als ein Luftspalt zwischen dem vorderen Ende des hervorstehenden Polteils 48 und dem Zahn 40.
Die Rotationsmaschine 200 umfasst einen Magneten 204. Der Magnet 204 ist an dem Hilfspolteil 202 bereitgestellt. Der Magnet 204 ist in eine Richtung des Aufhebens eines Streumagnetflusses, der über die Seite des Stators 24 und die Seite des Stators 26 zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 entweicht bzw. streut, magnetisiert. Der Magnet 204 ist angeordnet, um in die Richtung des Aufhebens des Streumagnetflusses magnetisiert zu sein. Der Magnet 204 ist in dem Hilfspolteil 202 eingebettet, sodass der N-Pol innerhalb des Hilfspolteils 202 in der radialen Richtung angeordnet ist, und der S-Pol außerhalb davon in der radialen Richtung angeordnet ist. Der Magnet 204 besitzt eine Funktion des Unterdrückens der Streuung des Magnetflusses über die Seite des Stators 24 und die Seite des Rotors 26 zwischen den hervorstehenden Polteilen 48.
Bei solch einer Struktur der Rotationsmaschine 200 kann der Magnet 204, der in dem Hilfspolteil 202 bereitgestellt ist, verhindern, dass ein Magnetfluss über die Seite des Stators 24 oder die Seite des Rotors 26 zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 entweicht bzw. streut. Deshalb, gemäß der Rotationsmaschine 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, kann der Magnetfluss, der durch den Feldpol fließt, effizient weitergeleitet werden. Somit kann in der Rotationsmaschine 200 ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
In der Rotationsmaschine 200 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 der Rotorfeldspule 44 an Positionen, wie nachstehend beschrieben, mit Bezug auf den hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 angeordnet. Speziell ist der erste Feldspulenteil 44-1, der mit dem Kondensator 54 parallel verbunden ist, auf der Seite nahe zu (an einer Position nahe zu) dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Der zweite Feldspulenteil 44-2, der zwischen dem Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende (zweiter Anschluss) des Kondensators 54 verbunden ist, ist auf der Seite entfernt von (an einer Position entfernt von) dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Jedoch ist die Technik der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der erste Feldspulenteil 44-1 auf der Seite entfernt von dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet sein und kann der zweite Feldspulenteil 44-2 auf der Seite nahe dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet sein. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 kann auf der Seite entfernter von dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 als von dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet sein.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
In dem dritten Ausführungsbeispiel ist der erste Feldspulenteil 44-1 auf der Seite nahe zu (an einer Position nahe zu) dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet, und ist der zweite Feldspulenteil 44-2 auf der Seite entfernt von (an einer Position entfernt von) dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Nachstehend sind in 12 für die gleichen Bestandteile wie die, die in jedem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben sind, die gleichen Bezugszeichen angehängt und wird deren Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Im Gegensatz, wie in 12 gezeigt ist, sind in einer Rotationsmaschine 300 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein erster Feldspulenteil 44-1 und ein zweiter Feldspulenteil 44-2 einer Rotorfeldspule 44 an Positionen, wie nachstehend beschrieben, mit Bezug auf einen Statorkern 32 angeordnet. Speziell ist der erste Feldspulenteil 44-1, der mit einem Kondensator 54 parallel verbunden ist, auf einer Seite entfernt von dem Statorkern 32 in einer radiale Richtung angeordnet. Der zweite Feldspulenteil 44-2, der mit dem Kathodenanschluss eines Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende (einem zweiten Anschluss) des Kondensators 54 verbunden ist, ist auf einer Seite nahe dem Statorkern 32 in der radialen Richtung angeordnet. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 ist auf einer Seite entfernter von (das heißt einer anderen Seite in der radialen Richtung von) dem Statorkern 32 als von dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet.
In der Rotationsmaschine 300 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst der Rotorkern 42 einen Hauptteil 46 und eine Vielzahl von hervorstehenden Polteilen 48 und umfasst weiterhin einen Hilfspolteil 302. Die hervorstehenden Polteile 48 sind Hauptmagnetpole, die ein Paar von Feldpolen bilden. Wie in dem Hilfspolteil 202 des dritten Ausführungsbeispiels ist der Hilfspolteil 302 zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 angeordnet und ist für jedes Intervall zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 bereitgestellt. Die Hilfspolteile 302 sind in Vielzahl in der Umgebungsrichtung bereitgestellt und sind angeordnet, um abwechselnd mit den hervorstehenden Polteilen 48 in einem vorbestimmten Winkel ausgerichtet zu sein. Der Hilfspolteil 302 ist ein Hilfspol, der angeordnet ist, um eine Grenze zwischen den hervorstehenden Polteilen 48, die in der Umgebungsrichtung nebeneinanderliegen, bereitzustellen. Der Hilfspolteil 302 steht von dem Hauptteil 46 in die radiale Richtung nach außen hervor.
Der Hilfspolteil 302 kann eine kleinere Umfangsbreite aufweisen als der hervorstehende Polteil 48. Zusätzlich kann eine Lücke zwischen dem oberen Ende des Hilfspolteils 302 und dem oberen Ende des Zahns 40 des Statorkerns 32 größer sein als ein Luftspalt zwischen dem oberen Ende des hervorstehenden Polteils 48 und dem Zahn 40.
Die Rotationsmaschine 300 umfasst einen Magnet 304. Der Magnet 304 ist an dem Hilfspolteil 302 bereitgestellt. Der Magnet 304 ist eine Richtung des Aufhebens eines Streumagnetflusses, der über die Seite des Stators 24 und die Seite des Rotors 26 zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 entweicht bzw. streut, magnetisiert. Der Magnet 304 ist angeordnet, um in die Richtung des Aufhebens des Streumagnetflusses magnetisiert zu sein. Der Magnet 304 ist in dem Hilfspolteil 302 eingebettet, sodass der N-Pol innerhalb des Hilfspolteils 302 in die radiale Richtung angeordnet ist und der S-Pol außerhalb davon in die radiale Richtung angeordnet ist. Der Magnet 304 besitzt eine Funktion des Unterdrückens einer Streuung des Magnetflusses über die Seite des Stators 24 und die Seite des Rotors 26 zwischen den hervorstehenden Polteilen 48.
In solch einer Struktur der Rotationsmaschine 300 kann der Magnet 304, der in dem Hilfspolteil 302 bereitgestellt ist, verhindern, dass der Magnetfluss über die Seite des Stators 24 und die Seite des Rotors 26 zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 entweicht bzw. streut. Deshalb kann gemäß der Rotationsmaschine 300 des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Magnetfluss, der durch den Feldpol fließt, effizient weitergeleitet werden. Deshalb kann in der Rotationsmaschine 300 ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
Wie von der vorstehenden Beschreibung klar ist, umfasst in der Rotationsmaschine 200 und der Rotationsmaschine 300 des dritten und vierten Ausführungsbeispiels der Rotorkern 42 eine Vielzahl von hervorstehenden Polteilen 48 und den Hilfspolteil 202 und den Hilfspolteil 302, die zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 angeordnet sind. Der Rotorkern 42 umfasst den Magnet 204 und den Magnet 304. Der Magnet 204, 304 ist an dem Hilfspolteil 202 und dem Hilfspolteil 302 bereitgestellt und ist in die Richtung des Aufhebens des Streumagnetflusses, der zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 erzeugt wird, magnetisiert.
Gemäß dieser Konfiguration können in der Rotationsmaschine 200 und der Rotationsmaschine 300 des dritten und vierten Ausführungsbeispiels der Magnet 204 und der Magnet 304, die in dem Hilfspolteil 202 und dem Hilfspolteil 302 bereitgestellt sind, verhindern, dass der Magnetfluss über die Seite des Stators 24 und die Seite des Rotors 26 zwischen den hervorstehenden Polteilen 48 entweicht bzw. streut. Deshalb kann die Rotationsmaschine 200 und die Rotationsmaschine 300 den Magnetfluss, der durch den Feldpol fließt, effizient an den hervorstehenden Polteil 48 weiterleiten. Somit kann in der Rotationsmaschine 200 und der Rotationsmaschine 300 ein Feldstrom effektiv erhalten werden.
In der Rotationsmaschine 300 des vierten Ausführungsbeispiels sind der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 der Rotorfeldspule 44 an Positionen, wie nachstehend beschrieben, mit Bezug auf den Statorkern 32 angeordnet. Speziell ist der erste Feldspulenteil 44-1, der mit einem Kondensator 54 parallel verbunden ist, auf einer Seite entfernt von dem Statorkern 32 in einer radialen Richtung angeordnet. Der zweite Feldspulenteil 44-2, der zwischen dem Kathodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende des Kondensators 54 verbunden ist, ist auf der Seite nahe der Statorspule 32 in der radialen Richtung angeordnet. Jedoch ist die Technik der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der erste Feldspulenteil 44-1 auf der Seite nahe der Feldspule 32 in der radialen Richtung angeordnet sein und kann der zweite Feldspulenteil 44-2 auf der Seite entfernt von dem Statorkern 32 in der radialen Richtung angeordnet sein. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 kann auf der Seite näher zu (das heißt einer äußeren Seite in der radialen Richtung von) dem Statorkern 32 als der zweite Feldspulenteil 44-2 angeordnet sein.
[Fünftes Ausführungsbeispiel]
In jedem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist ein Kondensator nicht parallel mit einem Gleichrichterelement 52, das in der Rotationsmaschine 52 bereitgestellt ist, verbunden. Nachstehend sind in 13 für die gleichen Bestandteile wie die, die in jedem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben sind, die gleichen Bezugszeichen angehängt und wird deren Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Im Gegensatz, wie in 13 gezeigt ist, ist in einer Rotationsmaschine 400 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Kondensator 402 mit einem Gleichrichterelement 52 parallel verbunden. Der Kondensator 402 umfasst eine Funktion des Glättens einer Wechselspannung, die in einer Rotorfeldspule 44 induziert wird und durch das Gleichrichterelement 52 auf eine Halbwelle gleichgerichtet wird, um eine Pulsierung zu reduzieren. Gemäß der Rotationsmaschine 400, die mit solch einem Kondensator 402 bereitgestellt ist, ist es möglich, eine Wechselspannung zu glätten, die durch das Gleichrichterelement 52 auf eine Halbwelle gleichgerichtet ist, und deren Pulsierung zu reduzieren.
[Sechstes Ausführungsbeispiel]
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist der Kondensator 54 bereitgestellt, dessen eines Ende (erster Anschluss) mit dem Anodenanschluss des Gleichrichterelements 52 verbunden ist, und dessen anderes Ende (zweiter Anschluss) mit irgendeinem Punkt (vorbestimmte Position) der Rotorfeldspule 44 verbunden ist. Nachstehend sind in 14 bis 16 für die gleichen Bestandteile wie die, in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben sind, die gleichen Bezugszeichen angehängt, und wird deren Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Im Gegensatz umfasst eine Rotationsmaschine 500 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Kondensator 502 anstelle des Kondensators 54 in dem ersten Ausführungsbeispiel. Wie in 14 gezeigt ist, ist ein Ende (erster Anschluss) des Kondensators 502 mit dem Anodenanschluss eines Gleichrichterelements 52 verbunden. Das andere Ende (zweiter Anschluss) des Kondensators 502 ist mit irgendeinem Punkt einer Rotorfeldspule 44 verbunden. Die Rotorfeldspule 44 umfasst einen ersten Feldspulenteil 44-1 und einen zweiten Feldspulenteil 44-2. Der erste Feldspulenteil 44-1 ist mit dem Kondensator 502 parallel verbunden. Der zweite Feldspulenteil 44-2 ist zwischen dem Anodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende des Kondensator 502 verbunden. Wenn die Richtung einer Spannung e1, die zwischen beiden Enden des ersten Feldspulenteils 44-1 erzeugt wird, und die Richtung einer Spannung e2, die zwischen beiden Enden des zweiten Feldspulenteils 44-2 erzeugt wird, entgegengesetzt zueinander sind, und die Spannungen e1 und e2 sich gegenseitig aufheben, umfasst der Kondensator 502 eine Funktion eines Speicherns einer Erregungsenergie in Abhängigkeit der Spannungen, die sich gegenseitig aufheben.
In solch einer Rotationsmaschine 500, wenn die Spannungsrichtung das Muster 2 ist, fließen der Strom, der durch den ersten Feldspulenteil 44-1 fließt, und der Strom, der durch den zweiten Feldspulenteil 44-2 fließt, zu dem Kondensator 502. Speziell, wie in 15 gezeigt ist, sind die Spannungsrichtungen zwischen dem ersten Feldspulenteil 44-1 und dem zweiten Feldspulenteil 44-2, die an der Verbindungsposition zwischen dem anderen Ende des Kondensators 502 und der Rotorfeldspule 44 aufgeteilt sind, entgegengesetzt zueinander. Somit heben sich die Spannungen e1 und e2 gegenseitig auf. Dann werden diese Spannungen e1 und e2 entsprechend an den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2 angelegt, sodass die Ströme von den Verbindungsabschnittsseiten mit dem Gleichrichterelement 52 zu der Verbindungsabschnittsseite mit dem anderen Ende des Kondensators 502 fließen. In solch einem Fall fließen in der Rotationsmaschine 500 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Ströme, die entsprechend durch den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2 fließen, zu dem Kondensator 502. Als ein Ergebnis wird in der Rotationsmaschine 500 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Erregungsenergie in Abhängigkeit der Spannungen zwischen dem ersten Feldspulenteil 44-1 und dem zweiten Feldspulenteil 44-2, die sich gegenseitig aufheben, in dem Kondensator 502 gespeichert, um den Kondensator 502 zu laden.
Nach dem Laden des Kondensators 502, wenn die Spannungsrichtung das Muster 3 ist, fließen die Ströme von dem Kondensator 502 entsprechend durch den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2 in die Rotationsmaschine 500. Speziell, wie in 16 gezeigt ist, werden die Spannungsrichtungen des ersten Feldspulenteils 44-1 und des zweiten Feldspulenteils 44-2 gewechselt. Dann, in Richtungen, die sich gegenseitig aufheben, werden diese Spannungen e1 und e2 entsprechend an den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2 angelegt, sodass die Ströme von der Verbindungsabschnittseite mit dem anderen Ende des Kondensators 502 zu den Verbindungsabschnittsseiten mit dem Gleichrichterelement 52 fließen. In solch einem Fall fließen in der Rotationsmaschine 500 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Ströme von der Seite des Kondensators 502 entsprechend durch den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2. Als ein Ergebnis wird in der Rotationsmaschine 500 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Energie, die in dem Kondensator 502 gespeichert wird, entsprechend an den ersten Feldspulenteil 44-1 und den zweiten Feldspulenteil 44-2 freigegeben, um den Kondensator 502 zu entladen.
Deshalb, auch in der Rotationsmaschine des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wenn Spannungen in Richtungen, die sich gegenseitig aufheben, an entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden, wird eine Erregungsenergie, die in der Rotorfeldspule 44 erzeugt wird, effizient in einen Erregungsstrom umgewandelt. Dadurch kann die Rotationsmaschine 500 einen Feldstrom sicherstellen. Folglich kann die Rotationsmaschine 500 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Auftreten eines Erregungsenergieverlustes in Begleitung mit einer Reduzierung eines Erregungsstroms verhindern, wenn die Spannungen in Richtungen, die sich gegenseitig aufheben, an den entsprechenden partiellen Induktivitäten der Rotorfeldspule 44 erzeugt werden. Weiterhin kann die Rotationsmaschine 500 den Rotorkern 42 effizient erregen, auch wenn sich die Spannungen gegenseitig aufheben. Somit können in der Rotationsmaschine 500 die gleichen Effekte wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten werden.
In dem sechsten Ausführungsbeispiel sind der erste Feldspulenteil 44-1 und der zweite Feldspulenteil 44-2 der Rotorfeldspule 44 an Positionen, wie nachstehend beschrieben, mit Bezug auf den hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 angeordnet. Speziell ist der erste Feldspulenteil 44-1, der mit dem Kondensator 502 parallel verbunden ist, auf der Seite nahe zu (an einer Position nahe zu) dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet. Der zweite Feldspulenteil 44-2, der zwischen dem Anodenanschluss des Gleichrichterelements 52 und dem anderen Ende des Kondensators 502 verbunden ist, ist auf der Seite entfernt von (an einer Position entfernt von) dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkern 42 in der Umfangsrichtung angeordnet.
Jedoch ist die Technik der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann der erste Feldspulenteil 44-1 auf der Seite entfernt von dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet sein und kann der zweite Feldspulenteil 44-2 auf der Seite nahe dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 in der Umfangsrichtung angeordnet sein. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 kann auf der Seite entfernter von dem hervorstehenden Polteil 48 des Rotorkerns 42 als von dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet sein.
Zusätzlich kann zum Beispiel der erste Feldspulenteil 44-1 auf der Seite entfernt von dem Statorkern 32 in der radialen Richtung angeordnet sein und kann der zweite Feldspulenteil 44-2 auf der Seite nahe dem Statorkern 32 in der radialen Richtung angeordnet sein. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 kann auf der Seite entfernter von (das heißt der inneren Seite der radialen Richtung von) dem Statorkern 32 als von dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet sein.
Umgekehrt kann der erste Feldspulenteil 44-1 auf der Seite nahe dem Statorkern 32 in der radialen Richtung angeordnet sein und kann der Feldspulenteil 44-2 auf der Seite entfernt von dem Statorkern 32 in der radialen Richtung angeordnet sein. Das heißt, der erste Feldspulenteil 44-1 kann auf der Seite näher zu (das heißt einer äußeren Seite in der radialen Richtung von) dem Statorkern 32 als zu dem zweiten Feldspulenteil 44-2 angeordnet sein.
Die Rotationsmaschine 500 des sechsten Ausführungsbeispiels kann die Konfiguration des dritten Ausführungsbeispiels oder des fünften Ausführungsbeispiels einsetzen.
Weiterhin ist in jedem des vorstehenden ersten bis sechsten Ausführungsbeispiels die Rotorfeldspule 44 für jeden hervorstehenden Polteil 48 intensiv gewickelt. Jedoch ist die Technik der vorliegenden Offenbarung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Technik der vorliegenden Offenbarung auf einer Rotationsmaschine angewendet werden, die eine Konfiguration aufweist, bei der die Rotorfeldspule 44 verteilt um manche der hervorstehenden Polteile 48 gewickelt ist.
Weiterhin kann in dem dritten bis sechsten Ausführungsbeispiel der Magnet des Hilfspolteils mit einem Elektromagneten unter Verwendung einer Spule konfiguriert sein.
Die Technik der vorliegenden Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und Variationen beschränkt. Die Technik der vorliegenden Offenbarung kann innerhalb eines Bereichs, der von dem Kern der Offenbarung nicht abweicht, verschiedentlich modifiziert werden.
Bezugszeichenliste

20, 100, 200, 300, 400, 500 ...: Feldwicklungsrotationsmaschine bzw. Rotationsmaschine der Feldwicklungsart
22 ...: Leistungsversorgung
24 ...: Stator
26 ...: Rotor
32 ...: Statorkern
34 ...: Statorspule
42 ...: Rotorkern
44 ...: Rotorfeldspule
44-1 ...: erster Feldspulenteil
44-2 ...: zweiter Feldspulenteil
48 ...: hervorstehender Polteil (Hauptmagnetpol)
52 ...: Gleichrichterelement
54, 502 ...: Kondensator
60 ...: Inverterschaltung
72 ...: Steuerungsschaltung
202, 302 ...: Hilfspolteil (Hilfspol)
204, 304 ...: Magnet

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008178211 A [0006]

Claims

Feldwicklungsrotationsmaschine, mit: einem Stator (24) mit einem Statorkern (32) und einer Statorspule (34), die um den Statorkern herumgewickelt ist; einem Rotor (26) mit einem Rotorkern (42) und einer Rotorfeldspule (44), die um den Rotorkern herumgewickelt ist; einem Gleichrichterelement (52), das zwischen beiden Enden der Rotorfeldspule verbunden ist; und einem Kondensator (54, 502), dessen eines Ende mit einem Ende des Gleichrichterelements verbunden ist und dessen anderes Ende mit irgendeinem Punkt der Rotorfeldspule verbunden ist.
Feldwicklungsrotationsmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: ein Strom, der durch die Statorspule fließt, ein Strom ist, der durch Überlagern eines Grundstroms zum Erzeugen eines Drehmoments und eines Oberschwingungsstroms mit einem kürzeren Zyklus als der Grundstrom erhalten wird.
Feldwicklungsrotationsmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass: die Rotorfeldspule einen ersten Feldspulenteil (44-1), der mit dem Kondensator parallel verbunden ist, und einen zweiten Feldspulenteil (44-2), der zwischen dem anderen Ende des Gleichrichterelements und dem anderen Ende des Kondensators verbunden ist, aufweist; und der erste Feldspulenteil auf einer Seite näher zu einem Hauptmagnetpol (48) des Rotorkerns als zu dem zweiten Feldspulenteil angeordnet ist.
Feldwicklungsrotationsmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass: die Rotorfeldspule einen ersten Feldspulenteil (44-1), der mit dem Kondensator parallel verbunden ist, und einen zweiten Feldspulenteil (44-2), der zwischen dem anderen Ende des Gleichrichterelements und dem anderen Ende des Kondensators verbunden ist, aufweist; und der erste Feldspulenteil auf einer Seite entfernter von dem Statorkern als von dem zweiten Feldspulenteil angeordnet ist.
Feldwicklungsrotationsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorkern eine Vielzahl von Hauptmagnetpolen (48) und einen Hilfspol (202, 302), der zwischen den Hauptmagnetpolen angeordnet ist, aufweist, und einen Magnet (204, 304) umfasst, der in dem Hilfspol bereitgestellt ist und in eine Richtung des Aufhebens eines Streumagnetflusses, der zwischen den Hauptmagnetpolen erzeugt wird, magnetisiert ist.
Feldwicklungsrotationsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsposition zwischen dem anderen Ende des Kondensators und der Rotorfeldspule eine Grenzposition ist, die die Rotorfeldspule in einen Abschnitt, der durch einen Streumagnetfluss und einen Oberschwingungsmagnetfluss eines Magnetflusses, der durch den Feldpol fließt, mehr beeinträchtigt wird, und einen Abschnitt, der durch diese weniger beeinträchtigt wird, aufteilt.