JP2007185082A - 界磁巻線型同期機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ロータコイル6にステータコイル3から交流電圧を電磁的に給電し、ロータコイル6に整流回路を設けることによりこの交流電圧を整流することによりロータコイル6に所望の方向への界磁束電流を形成する。
【選択図】図1
Description
また、図19に示すように、振幅値が最も大きいU相電流Iuに重畳するロータ励磁用電流Ifuの振幅を、他の相電流に重畳するロータ励磁用電流Ifv又はIfwの振幅よりも小さく設定してもよい。
上記実施例では、U相電流Iuの正の最大振幅点から所定位相角αだけ遅れた時点にてU相電流Iuに振幅が最も大きいロータ励磁用電流Ifuを重畳したが、同様に、V相電流Ivの正の最大振幅点から所定位相角αだけ遅れた時点にてV相電流Ivに振幅が最も大きいロータ励磁用電流Ifvを重畳し、W相電流Iwの正の最大振幅点から所定位相角αだけ遅れた時点にてW相電流Iwに振幅が最も大きいロータ励磁用電流Ifwを重畳してもよい。
各相電流Iu、Iv、Iwはそれぞれ特定の位相期間において、トルク発生に寄与が少ない位相期間が存在する。したがって、この期間において、ロータ励磁用電流を重畳すればトルクリップルを低減することができる。
上記例では、位相期間βの間、パルス電圧波形又は略矩形波波形のロータ励磁用電流を通電したが、その代わりに高周波交流電流波形のロータ励磁用電流を通電してもよい。
次に、この実施形態におけるロータ励磁用電圧の重畳方法を図24を参照して以下に説明する。この実施形態では、トルク発生用の三相交流電流の所定の位相期間においてパルス状の通電を行ってロータコイル6に誘導電圧を誘起させ、それをダイオード整流してロータコイル6に励磁電流を一方向に通電する。
なお、実効値的により大きなロータ励磁用電圧をステータコイル3に印加する場合には、図27に示すように、0クロスタイミング前において複数のオフ期間をオン期間に変更し、0クロスタイミング後において複数のオン期間をオフ期間に変更すればよい。
また、上記実施形態では、0クロスタイミング前においてオフ期間をオン期間に完全に変更し、0クロスタイミング後においてオン期間をオフ期間に完全に変更したが、その代わりに、0クロスタイミング前においてオン期間の延長によりオフ期間の一部をオン期間に部分変更し、0クロスタイミング後においてオフ期間の延長によりオン期間の一部をオフ期間に部分変更してもよい。
図20のロータ4に磁石を併用した例を図28に模式図示する。このようにすれば、磁石磁束と、ロータコイル6に流れる界磁電流磁束とにより界磁束を合成することができる。
以上説明したように、これらの実施例によれば、ブラシやロータリートランスを使わずにロータコイル6に励磁電流を流すことができる。また、励磁電流量はステータコイル3からの通電電力により調節することができるため高速回転時の誘起電圧を抑えることができるとともに磁石界磁型同期機の弱め界磁も不要となり、効率を向上することができる。
シミュレーションの結果を以下に説明する。各図において横軸は時間である。
Claims (33)
- 電機子巻線が巻装されたステータと、界磁巻線が巻装されたロータコアを有して前記ステータに対面しつつ回転するロータとを有し、前記ロータの回転数と一致する電気角回転数にて回転する回転磁界を形成する同期電流に相当する電機子電流基本波成分が前記電機子巻線に流れる界磁巻線型同期機において、
前記ロータに固定されて前記界磁巻線と直列接続され、前記電機子巻線に流れる電機子電流により前記界磁巻線に誘導される誘導交流電流を一方向に規制する電流抑制回路部と、
前記電機子巻線に通電される前記同期電流の1周期よりも短い所定期間の間だけ前記同期電流と異なる波形のロータ励磁用電流を前記電機子巻線に通電することにより前記電流抑制回路部を通じて前記界磁巻線に界磁電流を通電するロータ励磁用電流通電手段と、
を有することを特徴とする界磁巻線型同期機。 - 請求項1記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータ励磁用電流通電手段は、前記同期電流と異なる周波数をもつ前記ロータ励磁用電流を前記電機子巻線に通電する界磁巻線型同期機。 - 請求項1記載の界磁巻線型同期機において、
前記電流抑制回路部は、前記誘導交流電流を半波整流する整流素子を有する界磁巻線型同期機。 - 請求項2記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータ励磁用電流の電流変化速度は、各相毎の前記同期電流の電流変化速度の4倍以上とされる界磁巻線型同期機。 - 請求項4記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータ励磁用電流は、前記電機子巻線に通電される前記同期電流の振幅が大きい所定の大電流振幅位相期間を除く位相期間に通電される界磁巻線型同期機。 - 請求項2記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータ励磁用電流は、前記電機子巻線の各相巻線に通電される前記同期電流よりも高い周波数の交流電流を含む界磁巻線型同期機。 - 請求項2記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータの回転角に応じて前記電機子巻線に前記同期電流を通電するためのインバータ回路を有し、
前記インバータ回路は、前記同期電流とともに前記ロータ励磁用電流を形成する界磁巻線型同期機。 - 請求項7記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータ励磁用電流の一回の通電期間は、その通電期間が前記電機子巻線に通電される同期電流の基本波成分の周期の1/4以下に設定される界磁巻線型同期機。 - 請求項2記載の界磁巻線型同期機において、
前記電機子巻線が発生する発電電流を整流する整流装置を有し、前記ロータ励磁用電流は、前記発電電流に重畳される界磁巻線型同期機。 - 請求項1記載の界磁巻線型同期機において、
自動車の車輪に連結されて走行動力を前記車輪に供給する走行動力発生モータをなす界磁巻線型同期機。 - 請求項4記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータ励磁用電流は、前記同期電流と異なる複数の周波数の通電電流を含む
界磁巻線型同期機。 - 請求項1記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータコアは、外周面近傍に位置して本質的に軸方向に開口されて永久磁石がそれぞれ埋設される複数の磁石収容孔と、前記磁石収容孔に周方向に隣接配置されて前記ロータコアの外周面部を支持するとともに、前記界磁巻線に流れる前記誘導電流により形成されて前記電機子巻線と鎖交する磁束を流す軟磁性の梁部とを有する界磁巻線型同期機。 - 請求項12記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータコアは、前記梁部及び前記磁石収容孔の周方向両側に位置して本質的に軸方向に開口されて前記界磁巻線を収容する少なくとも一対の界磁巻線収容溝を有する界磁巻線型同期機。 - 請求項13記載の界磁巻線型同期機において、
前記梁部は、周方向に隣接するとともに径方向同一向きに磁化された一対の前記永久磁石が個別に収容される一対の前記磁石収容孔の間に配置される界磁巻線型同期機。 - 請求項13記載の界磁巻線型同期機において、
前記梁部は、前記磁石収容孔と前記界磁巻線収容溝との間に配置される界磁巻線型同期機。 - 請求項13記載の界磁巻線型同期機において、
前記梁部は、前記一対の界磁巻線収容溝の間に位置して複数形成される界磁巻線型同期機。 - 請求項13記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータコアの外周面部は、前記梁部に支持されて周方向に延設されて前記界磁巻線収容溝の開口部を狭窄する界磁巻線型同期機。 - 請求項1記載の界磁巻線型同期機において、
前記電機子電流基本波成分の実効値は、全電流実効値の1/2以上とされ、前記電機子電流基本波成分以外の電流実効値成分の半分以上は、前記電機子電流基本波成分の1/4周期の期間内に存在する界磁巻線型同期機。 - 請求項18記載の界磁巻線型同期機において、
前記インバータは、任意の一相の前記電機子電流基本波成分の実効値と前記ロータ励磁用電流の実効値との合計が所定の一相の前記電機子電流の許容最大実効値以下となるように、前記ロータ励磁用電流の位相及び振幅を決定する界磁巻線型同期機。 - 請求項19記載の界磁巻線型同期機において、
前記インバータは、各相の前記ロータ励磁用電流のうち最も大きな振幅の相の前記ロータ励磁用電流を、当該相の前記相電流に対して前記相電流のピーク位相角度値を除くその近傍にて重畳する界磁巻線型同期機。 - 請求項20記載の界磁巻線型同期機において、
前記インバータは、各相の前記ロータ励磁用電流のうち最も大きな振幅の相のロータ励磁用電流を、前記相電流のピーク位相角度値から所定位相角αだけ遅れた前記所定の位相期間βだけ重畳する界磁巻線型同期機。 - 請求項21記載の界磁巻線型同期機において、
前記αは0〜160度、前記βは、0.1〜60度とされ、前記ロータは、永久磁石を装備しない界磁巻線型同期機。 - 請求項21記載の界磁巻線型同期機において、
前記αは60〜210度、前記βは、0.1〜60度とされ、前記ロータは、永久磁石を装備する界磁巻線型同期機。 - 請求項1記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータ励磁用電流がピーク値となる時点における各相の前記ロータ励磁用電流が形成する磁束の周方向中心位置は、前記ステータの内周面に面する前記ロータの磁気突極部内に位置する界磁巻線型同期機。 - 請求項24記載の界磁巻線型同期機において、
前記励磁用電流の指令期間は、1相あたり前記電機子電流基本波成分の1周期内に多くとも2回、n相の場合は多くともn×2回設定される界磁巻線型同期機。 - 請求項24記載の界磁巻線型同期機において、
前記インバータは、各相の前記ロータ励磁用電流のうち最も大きな振幅の相のロータ励磁用電流を、その他の2相の前記ロータ励磁用電流それぞれに対して略2倍に設定する界磁巻線型同期機。 - 請求項1記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータに励磁電流を誘導するために各相毎に決められた所定のロータ励磁用電流を発生するロータ励磁用電圧を重畳することを特徴とする界磁巻線型同期機。 - 請求項27記載の界磁巻線型同期機において、
前記ロータ励磁用電圧を、前記多相交流電圧の最大振幅値近傍を除く期間に主として重畳する界磁巻線型同期機。 - 請求項28記載の界磁巻線型同期機において、
前記多相交流電圧と前記ロータ励磁用電圧との和である電機子電圧が前記多相交流電圧の最大値を超えない範囲に設定する界磁巻線型同期機。 - 請求項28記載の界磁巻線型同期機において、
パルス電圧又はPWM電圧であるロータ励磁用電圧を、PWM多相交流電圧に重畳してPWM電機子電圧を出力する界磁巻線型同期機。 - 請求項30記載の界磁巻線型同期機において、
前記PWM多相交流電圧のハイレベル期間の時間幅を増大することにより前記ロータ励磁用電圧の前記正パルス電圧を前記PWM多相交流電圧に重畳し、前記PWM多相交流電圧のローレベル期間の時間幅を増大することにより前記ロータ励磁用電圧の前記負パルス電圧を前記PWM多相交流電圧に重畳する界磁巻線型同期機。 - 請求項31記載の界磁巻線型同期機において、
前記正パルス電圧及び前記負パルス電圧は、前記多相交流電圧のゼロクロス点近傍にて重畳される界磁巻線型同期機。 - 請求項31記載の界磁巻線型同期機において、
前記正パルス電圧は、前記多相交流電圧の正半波期間に重畳され、前記負パルス電圧は、前記多相交流電圧の負半波期間に重畳される界磁巻線型同期機。
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