JP2008160920A - Wire connection pattern switching unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの電機子巻線の結線パターンを切り換える装置に係り、特に、簡素な構造で、高速運転時の電力効率を向上するのに好適な結線パターン切換装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for switching a connection pattern of an armature winding of a motor, and more particularly to a connection pattern switching apparatus suitable for improving power efficiency at high speed operation with a simple structure.
埋込み永久磁石形同期モータ(以下、IPM(Interior Permanent Magnetic)モータという。)は、ロータ鉄心の内部に永久磁石が埋め込まれたブラシレスモータである。IPMモータは、体積あたりの出力トルクが大きく、かつ、入力電圧が小さいという特長を有している。IPMモータは、このような特長から、ハイブリッド電気自動車(以下、HEV(Hybrid Electric Vehicle)という。)の駆動用モータへの応用が好適である。 An embedded permanent magnet type synchronous motor (hereinafter referred to as an IPM (Interior Permanent Magnetic) motor) is a brushless motor in which a permanent magnet is embedded in a rotor core. The IPM motor has a feature that the output torque per volume is large and the input voltage is small. Due to such features, the IPM motor is preferably applied to a drive motor for a hybrid electric vehicle (hereinafter referred to as HEV (Hybrid Electric Vehicle)).
図17は、HEVが高速で定常走行する場合のIPMモータのトルクと回転数の関係を示すグラフである。
従来、IPMモータを搭載したHEVを高速運転する場合、IPMモータの誘導起電力を抑制するために、IPMモータに界磁弱め電流を流さなければならない。したがって、HEVの高速運転時には、IPMモータがエンジンをアシストしないで回転しているだけでも界磁弱め電流を必要とし、その電力をエンジンが負担することになるため、図17に示すように、エンジンの損失が増大し、燃費を低下させる要因となっていた。
FIG. 17 is a graph showing the relationship between the torque and the rotational speed of the IPM motor when the HEV is traveling at a high speed.
Conventionally, when a HEV equipped with an IPM motor is operated at high speed, a field weakening current must be supplied to the IPM motor in order to suppress the induced electromotive force of the IPM motor. Therefore, when the HEV is operated at high speed, the IPM motor requires a field weakening current even if it rotates without assisting the engine, and the engine bears the electric power. Therefore, as shown in FIG. The loss of fuel has increased, which has been a factor in reducing fuel consumption.
そこで、高速運転時の界磁弱め制御を不要にするための技術として、特許文献1記載の技術が知られている。これは、電源とインバータの間に昇圧用コンバータを挿入するものであり、運転指令から誘導起電力が電源電圧を上回ると判断されたときは、昇圧用コンバータにより電源電圧を昇圧してインバータ、IPMモータへと高電圧を供給するものである。なお、同様の技術が被特許文献1にも開示されている。
Therefore, a technique described in
また、特許文献2には、発電機の電機子巻線のΔ巻線とスター巻線の結線位置を変更することにより、等価的な直列導体数(ターン数)が変更可能な構造が開示されている。
また、特許文献3には、永久磁石式発電機において、ロータの回転数に応答してコイルの接続状態を切り換え、さらに磁束制御を併用することで所定の電圧を発生可能な機構が開示されている。
Patent Document 3 discloses a mechanism capable of generating a predetermined voltage by switching the connection state of a coil in response to the rotational speed of a rotor and further using magnetic flux control in a permanent magnet generator. Yes.
しかしながら、特許文献1記載の技術および非特許文献1記載の技術にあっては、昇圧用コンバータを設けなければならず、構造が複雑となるという問題があった。
また、特許文献2記載の技術にあっては、Δ巻線とスター巻線の結線位置を変更するだけであり、IPMモータの回転速度に応じたきめ細かい制御を行うことができないという問題があった。
However, the technique described in
In addition, the technique described in
また、特許文献3記載の技術にあっては、ロータの回転数に応答してコイルの接続状態を切り換えるものであるが、所定の電圧が得られるように切換制御を行う発電機であるため、IPMモータの高速運転時の制御として適用することはできない。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、簡素な構造で、高速運転時の電力効率を向上するのに好適な結線パターン切換装置を提供することを目的としている。
Further, in the technique described in Patent Document 3, the coil connection state is switched in response to the rotational speed of the rotor, but because the generator performs switching control so as to obtain a predetermined voltage, It cannot be applied as control during high-speed operation of the IPM motor.
Therefore, the present invention has been made paying attention to such an unsolved problem of the conventional technology, and has a simple structure and suitable wiring pattern switching for improving the power efficiency during high-speed operation. The object is to provide a device.
〔発明1〕 上記目的を達成するために、発明1の結線パターン切換装置は、3つの相のうち第1相に対応する複数のコイル、第2相に対応する複数のコイル、および第3相に対応する複数のコイルにより電機子巻線を形成したステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられたロータとを備えたモータに適用する結線パターン切換装置であって、前記各相ごとに、当該相の複数のコイルの一部若しくは全部が直列若しくは並列に接続されまたは当該相の複数のコイルのうちいずれかが接続されるように当該相のコイルの結線を切り換えるスイッチと、前記第1相、前記第2相および前記第3相のコイルの各相間の結線をY結線またはΔ結線に切り換えるスイッチとを備える。
[Invention 1] To achieve the above object, the connection pattern switching device of
このような構成であれば、スイッチの切換により、各相のコイルの結線が切り換えられるとともに各相間のコイルの結線が切り換えられる。
結線パターンとしては、各相の複数のコイルの一部(例えば、4つのうち2つ)が直列に接続される結線パターン、各相の複数のコイルの一部が並列に接続される結線パターン、各相の複数のコイルの全部(例えば、4つのうち3つ)が直列に接続される結線パターン、各相の複数のコイルの全部が並列に接続される結線パターン、および各相の複数のコイルのうちいずれかが接続される結線パターンのうち少なくとも2つ、各相間がY結線となる結線パターン、並びに各相間がΔ結線となる結線パターンがある。スイッチの切換パターンにより、これらの組み合わせの結線パターンが実現できる。
With such a configuration, the connection of the coils of each phase is switched and the connection of the coils between the phases is switched by switching the switch.
As a connection pattern, a connection pattern in which a part of a plurality of coils in each phase (for example, two out of four) is connected in series, a connection pattern in which a part of a plurality of coils in each phase is connected in parallel, A connection pattern in which all of the plurality of coils in each phase (for example, three out of four) are connected in series, a connection pattern in which all of the plurality of coils in each phase are connected in parallel, and a plurality of coils in each phase There are at least two of the connection patterns to which any one of them is connected, a connection pattern in which each phase is a Y connection, and a connection pattern in which each phase is a Δ connection. A connection pattern of these combinations can be realized by the switch switching pattern.
ここで、各相の結線は、独立に切り換える構成(例えば、一の相を直列接続とし、他の相を並列接続できる構成)であってもよいし、各相の接続状態が同一となるように各相をまとめて切り換える構成であってもよい。以下、発明4の結線パターン切換装置において同じである。 Here, the connection of each phase may be configured to switch independently (for example, a configuration in which one phase is connected in series and the other phases can be connected in parallel), and the connection state of each phase is the same. Alternatively, the respective phases may be switched together. Hereinafter, it is the same in the connection pattern switching device of the invention 4.
〔発明2〕 さらに、発明2の結線パターン切換装置は、発明1の結線パターン切換装置において、前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段の検出結果に基づいて前記スイッチの切換を制御する切換制御手段を備える。
このような構成であれば、回転速度検出手段により、モータの回転速度が検出され、切換制御手段により、その検出結果に基づいてスイッチの切換が制御される。
[Invention 2] Furthermore, the connection pattern switching device according to
If it is such a structure, the rotational speed of a motor will be detected by a rotational speed detection means, and switching of a switch will be controlled based on the detection result by a switching control means.
〔発明3〕 さらに、発明3の結線パターン切換装置は、発明2の結線パターン切換装置において、前記切換制御手段は、前記各相ごとにm(m=2、3、…)個のコイルを直列接続しかつ前記Y結線となる第1切換状態、前記各相ごとにn(n<m)個のコイルを直列接続しかつ前記Y結線となる第2切換状態、前記各相ごとにn個のコイルを直列接続しかつ前記Δ結線となる第3切換状態、前記各相ごとにm個のコイルを並列接続しかつ前記Y結線となる第4切換状態、および前記各相ごとにm個のコイルを並列接続しかつ前記Δ結線となる第5切換状態のいずれかに、前記モータの回転速度が上昇するにつれてその順で前記スイッチを切り換える。
[Invention 3] Further, the connection pattern switching device of Invention 3 is the connection pattern switching device of
このような構成であれば、まず、切換制御手段により、第1切換状態にスイッチが切り換えられる。その結果、各相ごとにm個のコイルが直列接続されかつY結線となる。
モータの回転速度が上昇すると、切換制御手段により、第2切換状態にスイッチが切り換えられる。その結果、各相ごとにn個のコイルが直列接続されかつY結線となり、第1切換状態よりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
With such a configuration, first, the switch is switched to the first switching state by the switching control means. As a result, m coils are connected in series for each phase and become Y-connected.
When the rotational speed of the motor increases, the switch is switched to the second switching state by the switching control means. As a result, n coils are connected in series for each phase and become Y-connected, and an increase in field weakening current can be suppressed compared to the first switching state.
さらにモータの回転速度が上昇すると、切換制御手段により、第3切換状態にスイッチが切り換えられる。その結果、各相ごとにn個のコイルが直列接続されかつΔ結線となり、第2切換状態よりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
さらにモータの回転速度が上昇すると、切換制御手段により、第4切換状態にスイッチが切り換えられる。その結果、各相ごとにm個のコイルが並列接続されかつY結線となり、第3切換状態よりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
さらにモータの回転速度が上昇すると、切換制御手段により、第5切換状態にスイッチが切り換えられる。その結果、各相ごとにm個のコイルが並列接続されかつΔ結線となり、第4切換状態よりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
When the rotation speed of the motor further increases, the switch is switched to the third switching state by the switching control means. As a result, n coils are connected in series for each phase and become a Δ connection, and an increase in field weakening current can be suppressed compared to the second switching state.
When the rotation speed of the motor further increases, the switch is switched to the fourth switching state by the switching control means. As a result, m coils are connected in parallel for each phase and become Y-connected, and an increase in field weakening current can be suppressed compared to the third switching state.
When the rotation speed of the motor further increases, the switch is switched to the fifth switching state by the switching control means. As a result, m coils are connected in parallel for each phase and become a Δ connection, and an increase in field weakening current can be suppressed compared to the fourth switching state.
〔発明4〕 さらに、発明4の結線パターン切換装置は、3つの相のうち第1相に対応する複数のコイル、第2相に対応する複数のコイル、および第3相に対応する複数のコイルにより電機子巻線を形成したステータと、前記ステータの内側に回転自在に設けられたロータとを備えたモータに適用する結線パターン切換装置であって、前記各相ごとに、当該相の複数のコイルの一部若しくは全部が直列若しくは並列に接続されまたは当該相の複数のコイルのうちいずれかが接続されるように当該相のコイルの結線を切り換えるスイッチを備え、各相間のコイルをY結線またはΔ結線した。 [Invention 4] Furthermore, the connection pattern switching device of Invention 4 includes a plurality of coils corresponding to the first phase, a plurality of coils corresponding to the second phase, and a plurality of coils corresponding to the third phase among the three phases. A connection pattern switching device applied to a motor including a stator having armature windings formed thereon and a rotor rotatably provided inside the stator, and each of the phases includes a plurality of the phase A switch for switching the connection of the coils of the phase so that a part or all of the coils are connected in series or in parallel or any one of the plurality of coils of the phase is connected, and the coils between the phases are Y-connected or Δ connection was made.
このような構成であれば、スイッチの切換により、各相のコイルの結線が切り換えられる。
結線パターンとしては、各相の複数のコイルの一部(例えば、4つのうち2つ)が直列に接続される結線パターン、各相の複数のコイルの一部が並列に接続される結線パターン、各相の複数のコイルの全部(例えば、4つのうち3つ)が直列に接続される結線パターン、各相の複数のコイルの全部が並列に接続される結線パターン、および各相の複数のコイルのうちいずれかが接続される結線パターンのうち少なくとも2つがある。スイッチの切換パターンにより、これらの組み合わせの結線パターンが実現できる。
If it is such a structure, the connection of the coil of each phase will be switched by switching of a switch.
As a connection pattern, a connection pattern in which a part of a plurality of coils in each phase (for example, two out of four) is connected in series, a connection pattern in which a part of a plurality of coils in each phase is connected in parallel, A connection pattern in which all of the plurality of coils in each phase (for example, three out of four) are connected in series, a connection pattern in which all of the plurality of coils in each phase are connected in parallel, and a plurality of coils in each phase There are at least two of the connection patterns to which any one of them is connected. A connection pattern of these combinations can be realized by the switch switching pattern.
〔発明5〕 さらに、発明5の結線パターン切換装置は、発明4の結線パターン切換装置において、前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段の検出結果に基づいて前記スイッチの切換を制御する切換制御手段を備える。
このような構成であれば、回転速度検出手段により、モータの回転速度が検出され、切換制御手段により、その検出結果に基づいてスイッチの切換が制御される。
[Invention 5] Further, the connection pattern switching device of Invention 5 is the connection pattern switching device of Invention 4, in which the rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the motor and the detection result of the rotational speed detection means are Switching control means for controlling switching of the switch is provided.
If it is such a structure, the rotational speed of a motor will be detected by a rotational speed detection means, and switching of a switch will be controlled based on the detection result by a switching control means.
〔発明6〕 さらに、発明6の結線パターン切換装置は、発明5の結線パターン切換装置において、前記切換制御手段は、前記各相ごとにm(m=2、3、…)個のコイルを直列接続する第1切換状態、および前記各相ごとにn(n<m)個のコイルを直列接続する第2切換状態のいずれかに、前記モータの回転速度が上昇するにつれてその順で前記スイッチを切り換える。 [Invention 6] Further, the connection pattern switching device according to Invention 6 is the connection pattern switching device according to Invention 5, wherein the switching control means includes m (m = 2, 3,...) Coils in series for each phase. Either the first switching state to be connected, or the second switching state in which n (n <m) coils are connected in series for each phase, the switches in the order as the rotational speed of the motor increases. Switch.
このような構成であれば、まず、切換制御手段により、第1切換状態にスイッチが切り換えられる。その結果、各相ごとにm個のコイルが直列接続される。
モータの回転速度が上昇すると、切換制御手段により、第2切換状態にスイッチが切り換えられる。その結果、各相ごとにn個のコイルが直列接続され、第1切換状態よりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
With such a configuration, first, the switch is switched to the first switching state by the switching control means. As a result, m coils are connected in series for each phase.
When the rotational speed of the motor increases, the switch is switched to the second switching state by the switching control means. As a result, n coils are connected in series for each phase, and an increase in field weakening current can be suppressed compared to the first switching state.
〔発明7〕 さらに、発明7の結線パターン切換装置は、発明1ないし6のいずれか1の結線パターン切換装置において、前記スイッチは、リレースイッチまたは半導体スイッチからなる。
[Invention 7] Furthermore, the connection pattern switching device according to Invention 7 is the connection pattern switching device according to any one of
以上説明したように、発明1または4の結線パターン切換装置によれば、モータの高速運転時には、界磁弱め電流が低減する結線パターンとなるようにスイッチを切り換えることにより消費電力を低減することができるので、高速運転時の電力効率を向上することができるという効果が得られる。また、昇圧用コンバータを設けなくてもすみ、簡素な構造となるという効果も得られる。 As described above, according to the connection pattern switching device of the first or fourth aspect of the present invention, at the time of high-speed operation of the motor, the power consumption can be reduced by switching the switch so that the connection pattern reduces the field weakening current. Therefore, the effect that the power efficiency at the time of high-speed driving | operation can be improved is acquired. Further, there is no need to provide a boosting converter, and an effect that the structure becomes simple can be obtained.
さらに、発明2または5の結線パターン切換装置によれば、モータの回転速度に応じてスイッチの切換が制御されるので、モータの高速運転時の消費電力を効果的に低減することができるという効果が得られる。
さらに、発明3または6の結線パターン切換装置によれば、モータの回転速度が上昇するにつれて界磁弱め電流の増加が抑制されるので、モータの高速運転時の消費電力をさらに低減することができるという効果が得られる。
Furthermore, according to the connection pattern switching device of the
Furthermore, according to the connection pattern switching device of the invention 3 or 6, since the increase of the field weakening current is suppressed as the rotation speed of the motor increases, the power consumption during high-speed operation of the motor can be further reduced. The effect is obtained.
さらに、発明4の結線パターン切換装置によれば、発明1の結線パターン切換装置に比して簡素な構造となるという効果が得られる。
Furthermore, according to the connection pattern switching device of the invention 4, an effect that the structure is simpler than that of the connection pattern switching device of the
以下、本発明の第1の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図1ないし図9は、本発明に係る結線パターン切換装置の第1の実施の形態を示す図である。
本実施の形態は、本発明に係る結線パターン切換装置を、IPMモータの高速運転時の消費電力を低減する場合について適用したものである。
まず、本発明を適用するモータ制御システムの構成を説明する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 9 are diagrams showing a first embodiment of a connection pattern switching device according to the present invention.
In the present embodiment, the connection pattern switching device according to the present invention is applied to a case where power consumption during high-speed operation of an IPM motor is reduced.
First, the configuration of a motor control system to which the present invention is applied will be described.
図1は、モータ制御システムの構成を示すブロック図である。
モータ制御システムは、図1に示すように、3相のIPMモータであるモータ10と、モータ10を駆動させるドライバ20と、モータ10の回転速度を検出する回転速度検出センサ30と、回転速度検出センサ30からの速度検出値に基づいて、モータ10の電機子巻線の結線の切換制御を行う切換制御装置40とを有して構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the motor control system.
As shown in FIG. 1, the motor control system includes a
モータ10は、円筒状のステータと、ステータの内側にエアギャップを介して回転自在に設けられたロータとを有して構成されている。ロータは、ロータ鉄心と、界磁を構成する複数の永久磁石とを備えている。
ドライバ20は、外部から与えられた速度指令値に基づいて、モータ10の回転速度が速度指令値となるようにモータ10に負荷する負荷電流を制御するものであって、回転速度検出センサ30からの速度検出値を入力し、入力した速度検出値と速度指令値との差分がなくなるようにモータ10への負荷電流値をフィードバック制御するようになっている。
The
The
次に、電機子巻線の結線パターンの概要を説明する。
図2は、電機子巻線の結線パターンの概要を示す図である。
電機子巻線は、図2に示すように、3相のうちU相に対応するコイルLU1、LU2と、V相に対応するコイルLV1、LV2と、W相に対応するコイルLW1、LW2とにより形成されている。コイルLU1、LV1、LW1はモータ10の外側巻線であり、コイルLU2、LV2、LW2はモータ10の内側巻線である。
Next, the outline of the connection pattern of the armature winding will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a connection pattern of armature windings.
As shown in FIG. 2, the armature winding includes coils L U1 and L U2 corresponding to the U phase among the three phases, coils L V1 and L V2 corresponding to the V phase, and a coil L corresponding to the W phase. W1 and LW2 . Coils L U1 , L V1 and L W1 are outer windings of the
本実施の形態では、コイルLU1、LU2、LV1、LV2、LW1、LW2の結線を切り換えることにより5つの結線パターンを実現する。
第1の結線パターンは、コイルLU1の内側端子TU2およびコイルLU2の外側端子TU3を、コイルLV1の内側端子TV2およびコイルLV2の外側端子TV3を、コイルLW1の内側端子TW2およびコイルLW2の外側端子TW3を、コイルLU2の中性点端子TU4、コイルLV2の中性点端子TV4およびコイルLW2の中性点端子TW4をそれぞれ接続し、コイルLU1の外側端子TU1、コイルLV1の外側端子TV1およびコイルLW1の外側端子TW1をドライバ20への出力端子とするものである。これにより、各相のコイルが直列に接続されかつY結線となる。以下、本実施の形態において、第1の結線パターンを「2直列Y型結線パターン」という。
In the present embodiment, five connection patterns are realized by switching the connections of the coils L U1 , L U2 , L V1 , L V2 , L W1 , and L W2 .
The first connection pattern, the outer terminals T U3 inner terminal T U2 and the coil L U2 of the coil L U1, the outer terminals T V3 inner terminal T V2 and the coil L V2 of the coil L V1, inside the coil L W1 Connect terminal T W2 and outer terminal T W3 of coil L W2 to neutral point terminal T U4 of coil L U2 , neutral point terminal T V4 of coil L V2 and neutral point T W4 of coil L W2. is intended to outer terminals T U1 of the coil L U1, the outer terminals T W1 of the outer terminals T V1 and the coil L W1 of the coil L V1 and the output terminal of the
第2の結線パターンは、中性点端子TU4、TV4、TW4を接続し、外側端子TU3、TV3、TW3をドライバ20への出力端子とするものである。これにより、各相のコイルが1つ接続されかつY結線となる。以下、本実施の形態において、第2の結線パターンを「1直列Y型結線パターン」という。
第3の結線パターンは、外側端子TU3および中性点端子TW4を、外側端子TV3および中性点端子TU4を、外側端子TW3および中性点端子TV4をそれぞれ接続し、外側端子TU3、TV3、TW3をドライバ20への出力端子とするものである。これにより、各相のコイルが1つ接続されかつΔ結線となる。以下、本実施の形態において、第3の結線パターンを「1直列Δ型結線パターン」という。
In the second connection pattern, the neutral point terminals T U4 , T V4 , T W4 are connected, and the outer terminals T U3 , T V3 , T W3 are used as output terminals to the
In the third connection pattern, the outer terminal T U3 and the neutral point terminal T W4 are connected to the outer terminal T V3 and the neutral point terminal T U4 , and the outer terminal T W3 and the neutral point terminal T V4 are connected to the outer side. Terminals T U3 , T V3 , T W3 are used as output terminals to the
第4の結線パターンは、外側端子TU1、TU3を、外側端子TV1、TV3を、外側端子TW1、TW3を、内側端子TU2、TV2、TW2および中性点端子TU4、TV4、TW4をそれぞれ接続し、外側端子TU1、TV1、TW1をドライバ20への出力端子とするものである。これにより、各相のコイルが並列に接続されかつY結線となる。以下、本実施の形態において、第4の結線パターンを「2並列Y型結線パターン」という。
The fourth connection pattern includes the outer terminals T U1 and T U3 , the outer terminals T V1 and T V3 , the outer terminals T W1 and T W3 , the inner terminals T U2 , T V2 , T W2 and the neutral point terminal T. U 4 , T V4 , and T W4 are connected to each other, and the outer terminals T U1 , T V1 , and T W1 are used as output terminals to the
第5の結線パターンは、外側端子TU1、TU3、内側端子TW2および中性点端子TW4を、外側端子TV1、TU3、内側端子TU2および中性点端子TU4を、外側端子TW1、TU3、内側端子TV2および中性点端子TV4をそれぞれ接続し、外側端子TU1、TV1、TW1をドライバ20への出力端子とするものである。これにより、各相のコイルが並列に接続されかつΔ結線となる。以下、本実施の形態において、第5の結線パターンを「2並列Δ型結線パターン」という。
The fifth connection pattern includes the outer terminals T U1 and T U3 , the inner terminal T W2 and the neutral point terminal T W4 , and the outer terminals T V1 and T U3 , the inner terminal T U2 and the neutral point terminal T U4 on the outer side. The terminals T W1 , T U3 , the inner terminal T V2 and the neutral point terminal T V4 are connected to each other, and the outer terminals T U1 , T V1 , T W1 are used as output terminals to the
次に、電機子巻線の回路構成を説明する。
図3は、電機子巻線の回路構成を示す図である。
コイルLU1、LV1、LW1の外側端子(図2の外側端子TU1、TV1、TW1)には、図3に示すように、スイッチSU1、SV1、SW1がそれぞれ設けられている。
コイルLU1、LU2の間、コイルLV1、LV2の間、およびコイルLW1、LW2の間には、スイッチSU2、SV2、SW2がそれぞれ設けられている。
Next, the circuit configuration of the armature winding will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of the armature winding.
As shown in FIG. 3, switches S U1 , S V1 , and S W1 are provided on the outer terminals (outer terminals T U1 , T V1 , and T W1 in FIG. 2) of the coils L U1 , L V1 , and L W1 . ing.
Switches S U2 , S V2 , and S W2 are provided between the coils L U1 and L U2 , between the coils L V1 and L V2 , and between the coils L W1 and L W2 , respectively.
U相、V相およびW相の出力端子には、スイッチSU3、SV3、SW3がそれぞれ設けられている。
コイルLU2、LV2、LW2の内側端子(図2の中性点端子TU4、TV4、TW4)には、スイッチSCが設けられている。
スイッチSU1は、スイッチSU2、SCへの配線lU3の端子、およびコイルLU1の外側端子のうち任意の複数の点について接続状態および非接続状態のいずれかに切り換える。なお、コイルLU1の外側端子には、スイッチSU3への配線lU1が接続されている。スイッチSV1、SW1も同様に構成されている。
Switches S U3 , S V3 , and S W3 are provided at U-phase, V-phase, and W-phase output terminals, respectively.
Inside the terminal of the coil L U2, L V2, L W2 ( neutral terminal T U4 in FIG. 2, T V4, T W4) , the switch S C is provided.
The switch S U1 switches between a connected state and a non-connected state at any of a plurality of points among the terminals of the wiring l U3 to the switches S U2 and S C and the outer terminal of the coil L U1 . A wiring l U1 to the switch S U3 is connected to the outer terminal of the coil L U1 . The switches S V1 and S W1 are similarly configured.
スイッチSU2は、配線lU3の端子、コイルLU1の内側端子、コイルLU2の外側端子(図2の外側端子TU3)、およびスイッチSCへの配線lU4の端子のうち任意の複数の点について接続状態および非接続状態のいずれかに切り換える。なお、コイルLU2の外側端子には、スイッチSU3への配線lU2が接続されている。スイッチSV2、SW2も同様に構成されている。 Switch S U2, the terminal wiring l U3, any more of the terminals of the coil L inside terminals U1, (outside terminal T U3 in FIG. 2) an outer terminal of the coil L U2, and wiring l U4 to switches S C The point is switched to either a connected state or a disconnected state. A wiring l U2 to the switch S U3 is connected to the outer terminal of the coil L U2 . The switches S V2 and S W2 are similarly configured.
スイッチSU3は、配線lU1、lU2の端子の一方または両方をドライバ20への出力端子に接続するように切り換える。スイッチSV3、SW3も同様に構成されている。
スイッチSCは、配線lU3、lU4、lV3、lV4、lW3、lW4の端子、およびコイルLU2、LV2、LW2の内側端子のうち任意の複数の点について接続状態および非接続状態のいずれかに切り換える。
The switch S U3 switches so that one or both of the terminals of the wirings l U1 and l U2 are connected to the output terminal to the
Switch S C is the connection state for any of the plurality of points of the inside terminal of the wiring l U3, l U4, l V3 , l V4, l W3, terminals l W4, and a coil L U2, L V2, L W2 and Switch to one of the unconnected states.
なお、スイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCは、リレースイッチまたは半導体スイッチで構成することができる。
次に、切換制御装置40の構成を説明する。
図4は、2直列Y型結線パターンおよびその等価回路を示すである。
図5は、モータ10の回転数に対するトルクの変化を示すグラフである。
The switches S U1 to S U3 , S V1 to S V3 , S W1 to S W3 , and S C can be configured with relay switches or semiconductor switches.
Next, the configuration of the switching
FIG. 4 shows a 2-series Y-type connection pattern and its equivalent circuit.
FIG. 5 is a graph showing a change in torque with respect to the rotational speed of the
切換制御装置40は、回転速度検出センサ30から入力した速度検出値が所定値VT1未満であるときは、図4に示すように、スイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCを切り換え、2直列Y型結線パターンを構成する。その結果、モータ10の回転数に対するトルクの変化が図5の曲線36のようになる。
図6は、1直列Y型結線パターンおよびその等価回路を示すである。
When the speed detection value input from the rotational
FIG. 6 shows a 1-series Y-type connection pattern and its equivalent circuit.
切換制御装置40は、回転速度検出センサ30から入力した速度検出値が所定値VT1以上で所定値VT2(VT2>VT1)未満であるときは、図6に示すように、スイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCを切り換え、1直列Y型結線パターンを構成する。その結果、モータ10の回転数に対するトルクの変化が図5の曲線37のようになる。
図7は、1直列Δ型結線パターンおよびその等価回路を示すである。
When the speed detection value input from the rotational
FIG. 7 shows a one-series Δ-type connection pattern and its equivalent circuit.
切換制御装置40は、回転速度検出センサ30から入力した速度検出値が所定値VT2以上で所定値VT3(VT3>VT2)未満であるときは、図7に示すように、スイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCを切り換え、1直列Δ型結線パターンを構成する。その結果、モータ10の回転数に対するトルクの変化が図5の曲線38のようになる。
図8は、2並列Y型結線パターンおよびその等価回路を示すである。
When the speed detection value input from the rotational
FIG. 8 shows a 2-parallel Y-type connection pattern and an equivalent circuit thereof.
切換制御装置40は、回転速度検出センサ30から入力した速度検出値が所定値VT3以上で所定値VT4(VT4>VT3)未満であるときは、図8に示すように、スイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCを切り換え、2並列Y型結線パターンを構成する。その結果、モータ10の回転数に対するトルクの変化が図5の曲線39のようになる。
図9は、2並列Δ型結線パターンおよびその等価回路を示すである。
When the speed detection value input from the rotational
FIG. 9 shows a 2-parallel Δ-type connection pattern and an equivalent circuit thereof.
切換制御装置40は、回転速度検出センサ30から入力した速度検出値が所定値VT4以上であるときは、図9に示すように、スイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCを切り換え、2並列Δ型結線パターンを構成する。その結果、モータ10の回転数に対するトルクの変化が図5の曲線40のようになる。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
When the speed detection value input from the rotational
Next, the operation of the present embodiment will be described.
モータ10の回転速度が所定値VT1未満であるときは、切換制御装置40により2直列Y型結線パターンが構成される。
さらにモータ10の回転速度が上昇し、モータ10の回転速度が所定値VT1以上で所定値VT2未満になると、切換制御装置40により1直列Y型結線パターンに切り換えられる。これにより、図5に示すように、回転数−トルクの変化曲線の傾斜が2直列Y型結線パターンよりも緩やかになるので、2直列Y型結線パターンよりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
When the rotational speed of the
Further, when the rotation speed of the
さらにモータ10の回転速度が上昇し、モータ10の回転速度が所定値VT2以上で所定値VT3未満になると、切換制御装置40により1直列Δ型結線パターンに切り換えられる。これにより、図5に示すように、回転数−トルクの変化曲線の傾斜が1直列Y型結線パターンよりも緩やかになるので、1直列Y型結線パターンよりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
When the rotational speed of the
さらにモータ10の回転速度が上昇し、モータ10の回転速度が所定値VT3以上で所定値VT4未満になると、切換制御装置40により2並列Y型結線パターンに切り換えられる。これにより、図5に示すように、回転数−トルクの変化曲線の傾斜が1直列Δ型結線パターンよりも緩やかになるので、1直列Δ型結線パターンよりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
When the rotational speed of the
さらにモータ10の回転速度が上昇し、モータ10の回転速度が所定値VT4以上になると、切換制御装置40により2並列Δ型結線パターンに切り換えられる。これにより、図5に示すように、回転数−トルクの変化曲線の傾斜が2並列Y型結線パターンよりも緩やかになるので、2並列Y型結線パターンよりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
このようにして、本実施の形態では、U相、V相およびW相の各相ごとに、その相の複数のコイルが直列若しくは並列に接続されまたはその相の複数のコイルのうちいずれかが接続されるようにその相のコイルの結線を切り換えるスイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3と、U相、V相およびW相のコイルの各相間の結線をY結線またはΔ結線に切り換えるスイッチSCとを備える。
When the rotation speed of the
Thus, in this embodiment, for each phase of the U phase, the V phase, and the W phase, a plurality of coils in that phase are connected in series or in parallel, or any one of the plurality of coils in that phase is The switches S U1 to S U3 , S V1 to S V3 , S W1 to S W3 and switches between the phases of the U phase, V phase and W phase coils to switch the connection of the coil of the phase so that they are connected. and a switch S C for switching the connection or Δ connection.
これにより、モータ10の高速運転時には、界磁弱め電流が低減する結線パターンとなるようにスイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCを切り換えることにより消費電力を低減することができるので、高速運転時の電力効率を向上することができる。また、昇圧用コンバータを設けなくてもすみ、簡素な構造となる。したがって、HEVの駆動用モータへの応用が好適である。
As a result, when the
さらに、本実施の形態では、モータ10の回転速度を検出する回転速度検出センサ30と、回転速度検出センサ30の検出結果に基づいてスイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCの切換を制御する切換制御装置40を備える。
これにより、モータ10の回転速度に応じてスイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCの切換が制御されるので、モータ10の高速運転時の消費電力を効果的に低減することができる。
Further, in the present embodiment, the rotation
Thus, since the switching of the switches S U1 ~S U3, S V1 ~S V3, S W1 ~S W3, S C in accordance with the rotational speed of the
さらに、本実施の形態では、切換制御装置40は、各相のコイルが直列に接続されかつY結線となる2直列Y型結線パターンを構成する第1接続状態、各相のコイルが1つ接続されかつY結線となる1直列Y型結線パターンを構成する第2接続状態、各相のコイルが1つ接続されかつΔ結線となる1直列Δ型結線パターンを構成する第3接続状態、各相のコイルが並列に接続されかつY結線となる2並列Y型結線パターンを構成する第4接続状態、および各相のコイルが並列に接続されかつΔ結線となる2並列Δ型結線パターンを構成する第5接続状態のいずれかに、モータ10の回転速度が上昇するにつれてその順でスイッチSU1〜SU3、SV1〜SV3、SW1〜SW3、SCを切り換える。
Furthermore, in the present embodiment, the switching
これにより、モータ10の回転速度が上昇するにつれて界磁弱め電流の増加が抑制されるので、モータ10の高速運転時の消費電力をさらに低減することができる。ここで、「抑制」とは、回転速度に応じて接続状態を切り換えた場合に必要な界磁弱め電流が、同回転速度において接続状態を切り換えずに維持した場合に必要な界磁弱め電流よりも小さくなることをいう。
As a result, an increase in the field weakening current is suppressed as the rotational speed of the
上記第1の実施の形態において、U相は、発明1の第1相に対応し、V相は、発明1の第2相に対応し、W相は、発明1の第3相に対応し、回転速度検出センサ30は、発明2の回転速度検出手段に対応し、切換制御装置40は、発明2または3の切換制御手段に対応している。
次に、本発明の第2の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図10ないし図13は、本発明に係る結線パターン切換装置の第2の実施の形態を示す図である。
In the first embodiment, the U phase corresponds to the first phase of
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 thru | or 13 is a figure which shows 2nd Embodiment of the connection pattern switching apparatus based on this invention.
本実施の形態は、上記第1の実施の形態に対し、スイッチSCを設けず、各相間のコイルをあらかじめY結線している点が異なる。なお、以下、上記第1の実施の形態と異なる部分についてのみ説明し、上記第1の実施の形態と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
まず、電機子巻線の結線パターンの概要を説明する。
This embodiment, the relative first embodiment, without providing the switch S C, is that in advance Y-connection coils between the phases different. Hereinafter, only the parts different from the first embodiment will be described, and the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
First, an outline of the connection pattern of the armature winding will be described.
図10は、電機子巻線の結線パターンの概要を示す図である。
電機子巻線は、図10に示すように、コイルLU1、LU2と、コイルLV1、LV2と、コイルLW1、LW2とにより形成され、各相間のコイルはY結線されている。
本実施の形態では、コイルLU1、LU2、LV1、LV2、LW1、LW2の結線を切り換えることにより2つの結線パターンを実現する。
FIG. 10 is a diagram illustrating an outline of a connection pattern of armature windings.
As shown in FIG. 10, the armature winding is formed by coils L U1 and L U2 , coils L V1 and L V2 , and coils L W1 and L W2, and the coils between the phases are Y-connected. .
In the present embodiment, two connection patterns are realized by switching the connections of the coils L U1 , L U2 , L V1 , L V2 , L W1 , and L W2 .
第1の結線パターンは、内側端子TU2および外側端子TU3を、内側端子TV2および外側端子TV3を、内側端子TW2および外側端子TW3をそれぞれ接続し、外側端子TU1、TV1、TW1をドライバ20への出力端子とするものである。これにより、各相のコイルが直列に接続されかつY結線となる。以下、本実施の形態において、第1の結線パターンを「2直列Y型結線パターン」という。
In the first connection pattern, the inner terminal T U2 and the outer terminal T U3 are connected, the inner terminal T V2 and the outer terminal T V3 are connected to the inner terminal T W2 and the outer terminal T W3 , respectively, and the outer terminals T U1 and T V1 are connected. , T W1 is used as an output terminal to the
第2の結線パターンは、外側端子TU3、TV3、TW3をドライバ20への出力端子とするものである。これにより、各相のコイルが1つ接続されかつY結線となる。以下、本実施の形態において、第2の結線パターンを「1直列Y型結線パターン」という。
次に、電機子巻線の回路構成を説明する。
図11は、電機子巻線の回路構成を示す図である。
In the second connection pattern, the outer terminals T U3 , T V3 , T W3 are used as output terminals to the
Next, the circuit configuration of the armature winding will be described.
FIG. 11 is a diagram illustrating a circuit configuration of the armature winding.
コイルLU1、LU2の間、コイルLV1、LV2の間、およびコイルLW1、LW2の間には、図11に示すように、スイッチSU2、SV2、SW2がそれぞれ設けられている。
U相、V相およびW相の出力端子には、スイッチSU3、SV3、SW3がそれぞれ設けられている。
スイッチSU2は、コイルLU1の内側端子(図10の内側端子TU2)、コイルLU2の外側端子(図10の外側端子TU3)、および配線lU2の端子のうち任意の複数の点について接続状態および非接続状態のいずれかに切り換える。スイッチSV2、SW2も同様に構成されている。
As shown in FIG. 11, switches S U2 , S V2 , and S W2 are provided between the coils L U1 and L U2 , between the coils L V1 and L V2 , and between the coils L W1 and L W2 , respectively. ing.
Switches S U3 , S V3 , and S W3 are provided at U-phase, V-phase, and W-phase output terminals, respectively.
The switch S U2 is an arbitrary plurality of points among the inner terminal of the coil L U1 (inner terminal T U2 in FIG. 10), the outer terminal of the coil L U2 (outer terminal T U3 in FIG. 10), and the terminal of the wiring l U2. Switch to either connected or unconnected state. The switches S V2 and S W2 are similarly configured.
スイッチSU3は、配線lU1、lU2の端子の一方または両方をドライバ20への出力端子に接続するように切り換える。スイッチSV3、SW3も同様に構成されている。
次に、切換制御装置40の構成を説明する。
図12は、2直列Y型結線パターンおよびその等価回路を示すである。
切換制御装置40は、回転速度検出センサ30から入力した速度検出値が所定値VT11未満であるときは、図12に示すように、スイッチSU2、SU3、SV2、SV3、SW2、SW3を切り換え、2直列Y型結線パターンを構成する。その結果、モータ10の回転数に対するトルクの変化が図5の曲線36のようになる。
The switch S U3 switches so that one or both of the terminals of the wirings l U1 and l U2 are connected to the output terminal to the
Next, the configuration of the switching
FIG. 12 shows a 2-series Y-type connection pattern and its equivalent circuit.
When the speed detection value input from the rotational
図13は、1直列Y型結線パターンおよびその等価回路を示すである。
切換制御装置40は、回転速度検出センサ30から入力した速度検出値が所定値VT11以上であるときは、図13に示すように、スイッチSU2、SU3、SV2、SV3、SW2、SW3を切り換え、1直列Y型結線パターンを構成する。その結果、モータ10の回転数に対するトルクの変化が図5の曲線37のようになる。
FIG. 13 shows one serial Y-type connection pattern and its equivalent circuit.
When the speed detection value input from the rotational
次に、本実施の形態の動作を説明する。
モータ10の回転速度が所定値VT11未満であるときは、切換制御装置40により2直列Y型結線パターンが構成される。
さらにモータ10の回転速度が上昇し、モータ10の回転速度が所定値VT11以上になると、切換制御装置40により1直列Y型結線パターンに切り換えられる。これにより、図5に示すように、回転数−トルクの変化曲線の傾斜が2直列Y型結線パターンよりも緩やかになるので、2直列Y型結線パターンよりも界磁弱め電流の増加を抑制できる。
Next, the operation of the present embodiment will be described.
When the rotational speed of the
When the rotation speed of the
このようにして、本実施の形態では、U相、V相およびW相の各相ごとに、その相の複数のコイルが直列に接続されまたはその相の複数のコイルのうちいずれかが接続されるようにその相のコイルの結線を切り換えるスイッチSU2、SU3、SV2、SV3、SW2、SW3を備え、各相間のコイルをY結線した。
これにより、上記第1の実施の形態と同様の効果が得られるほか、上記第1の実施の形態に比して構造および切換制御が簡素となる。
Thus, in this embodiment, for each phase of the U phase, the V phase, and the W phase, a plurality of coils in that phase are connected in series or any one of the plurality of coils in that phase is connected. The switches S U2 , S U3 , S V2 , S V3 , S W2 , and S W3 are provided to switch the connection of the coils of the phases so that the coils between the phases are Y-connected.
As a result, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the structure and switching control can be simplified as compared with the first embodiment.
上記第2の実施の形態において、U相は、発明4の第1相に対応し、V相は、発明4の第2相に対応し、W相は、発明4の第3相に対応し、回転速度検出センサ30は、発明5の回転速度検出手段に対応し、切換制御装置40は、発明5または6の切換制御手段に対応している。
なお、上記第1の実施の形態においては、各相ごとに2つのコイルを設けて構成したが、これに限らず、各相ごとに3つ以上のコイルを設けて構成することもできる。
In the second embodiment, the U phase corresponds to the first phase of Invention 4, the V phase corresponds to the second phase of Invention 4, and the W phase corresponds to the third phase of Invention 4. The rotation
In the first embodiment, two coils are provided for each phase. However, the present invention is not limited to this, and three or more coils may be provided for each phase.
図14は、各相ごとに3つのコイルを設けて構成した場合の電機子巻線の結線パターンの概要を示す図である。
図15は、各相ごとに3つのコイルを設けて構成した場合のモータのトルクと回転数の関係を示すグラフである。
例えば、図14に示すように、各相巻線の分割数を2分割から3分割に増やし、各相ごとに3つのコイルを設けて構成することができる。これにより、図15に示すような回転数−トルクの変化曲線に近い包絡線が得られるので、運転条件の変化にきめ細かく対応することができる。
FIG. 14 is a diagram showing an outline of a connection pattern of armature windings when three coils are provided for each phase.
FIG. 15 is a graph showing the relationship between the motor torque and the number of revolutions when three coils are provided for each phase.
For example, as shown in FIG. 14, the number of divisions of each phase winding can be increased from two divisions to three divisions, and three coils can be provided for each phase. As a result, an envelope curve close to the rotation speed-torque change curve as shown in FIG. 15 is obtained, so that it is possible to meticulously cope with changes in operating conditions.
このように各相のコイルが3つ以上の場合は、各相のコイルの一部を直列または並列に接続する結線パターンを構成してもよい。その他、各相の複数のコイルのなかから選択したコイルを2以上のグループに分類し、各グループごとに、当該グループに属するコイルを直列または並列に接続し、さらに、各グループ相互間で直列または並列に接続する結線パターンを構成してもよい。 Thus, when there are three or more coils for each phase, a connection pattern in which a part of the coils for each phase is connected in series or in parallel may be configured. In addition, the coils selected from the plurality of coils of each phase are classified into two or more groups, and for each group, the coils belonging to the group are connected in series or in parallel, and further, in series or between each group You may comprise the connection pattern connected in parallel.
また、上記第2の実施の形態においては、各相ごとに2つのコイルを設けて構成したが、これに限らず、各相ごとに3つ以上のコイルを設けて構成することもできる。
図16は、各相ごとに3つのコイルを設けて構成した場合の電機子巻線の結線パターンの概要を示す図である。
例えば、図16に示すように、各相巻線の分割数を2分割から3分割に増やし、各相ごとに3つのコイルを設けて構成することができる。これにより、図14の場合と比して可能な結線パターン数は少なくなるが、界磁弱め制御を併用することでカバーしうる領域を拡大することができる。
In the second embodiment, two coils are provided for each phase. However, the present invention is not limited to this, and three or more coils may be provided for each phase.
FIG. 16 is a diagram illustrating an outline of a connection pattern of armature windings in the case where three coils are provided for each phase.
For example, as shown in FIG. 16, the number of divisions of each phase winding can be increased from two divisions to three divisions, and three coils can be provided for each phase. As a result, the number of possible connection patterns is smaller than in the case of FIG. 14, but the area that can be covered can be expanded by using the field weakening control together.
このように各相のコイルが3つ以上の場合は、各相のコイルの一部を直列または並列に接続する結線パターンを構成してもよい。その他、各相の複数のコイルのなかから選択したコイルを2以上のグループに分類し、各グループごとに、当該グループに属するコイルを直列または並列に接続し、さらに、各グループ相互間で直列または並列に接続する結線パターンを構成してもよい。 Thus, when there are three or more coils for each phase, a connection pattern in which a part of the coils for each phase is connected in series or in parallel may be configured. In addition, the coils selected from the plurality of coils of each phase are classified into two or more groups, and for each group, the coils belonging to the group are connected in series or in parallel, and further, in series or between each group You may comprise the connection pattern connected in parallel.
また、上記第2の実施の形態においては、各相ごとに、その相の2つのコイルが直列に接続されるようにその相のコイルの結線を切り換える構成としたが、これに限らず、2つのコイルが並列に接続されるようにその相のコイルの結線を切り換える構成としてもよい。各相のコイルが3つ以上の場合も同様である。
また、上記第2の実施の形態においては、各相間のコイルをY結線して構成したが、これに限らず、各相間のコイルをΔ結線して構成することもできる。各相のコイルが3つ以上の場合も同様である。
In the second embodiment, for each phase, the connection of the coil of the phase is switched so that the two coils of the phase are connected in series. It is good also as a structure which switches the connection of the coil of the phase so that two coils may be connected in parallel. The same applies when there are three or more coils for each phase.
Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the coil between each phase was comprised by Y connection, it is not restricted to this, The coil between each phase can also be comprised by (DELTA) connection. The same applies when there are three or more coils for each phase.
また、上記第1および第2の実施の形態においては、スイッチの切換の際に放電が起こる可能性があるため、その対策も考慮するのが好ましい。具体的には、モータ10の内部に放電を吸収する素子を装備するか、モータ10の外部またはモータ10に接続されたインバータ内部に巻線電流を環流させる回路を別途用意する必要がある。
また、上記第1および第2の実施の形態においては、本発明に係る結線パターン切換装置を、IPMモータの高速運転時の消費電力を低減する場合について適用したが、これに限らず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で他の場合にも適用可能である。例えば、他の種類のモータにも適用することができる。
In the first and second embodiments, since there is a possibility that a discharge occurs at the time of switching the switch, it is preferable to take measures against it. Specifically, it is necessary to equip the inside of the
In the first and second embodiments, the connection pattern switching device according to the present invention is applied to the case of reducing the power consumption during the high-speed operation of the IPM motor. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to other cases without departing from the gist of the present invention. For example, it can be applied to other types of motors.
10 モータ
20 ドライバ
30 回転速度検出センサ
40 切換制御装置
LU1、LU2、LV1 コイル
LV2、LW1、LW2 コイル
TU2、TV2、TW2 内側端子
TU1、TU3、TV1 外側端子
TV3、TW1、TW3 外側端子
TU4、TV4、TW4 中性点端子
SU1〜SU3 スイッチ
SV1〜SV3 スイッチ
SW1〜SW3、SC スイッチ
lU1〜lU4 配線
lV1〜lV4 配線
lW1〜lW4 配線
10
Claims (7)
前記各相ごとに、当該相の複数のコイルの一部若しくは全部が直列若しくは並列に接続されまたは当該相の複数のコイルのうちいずれかが接続されるように当該相のコイルの結線を切り換えるスイッチと、前記第1相、前記第2相および前記第3相のコイルの各相間の結線をY結線またはΔ結線に切り換えるスイッチとを備えることを特徴とする結線パターン切換装置。 Of the three phases, a plurality of coils corresponding to the first phase, a plurality of coils corresponding to the second phase, a stator in which an armature winding is formed by a plurality of coils corresponding to the third phase, and the inside of the stator A connection pattern switching device applied to a motor provided with a rotor rotatably provided in
A switch for switching the connection of the coils of the phase so that a part or all of the coils of the phase are connected in series or in parallel or one of the coils of the phase is connected for each phase. And a switch for switching the connection between the phases of the first phase, the second phase, and the third phase coil to a Y connection or a Δ connection.
前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段の検出結果に基づいて前記スイッチの切換を制御する切換制御手段を備えることを特徴とする結線パターン切換装置。 In claim 1,
A wiring pattern switching device comprising: a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the motor; and a switching control means for controlling switching of the switch based on a detection result of the rotational speed detecting means.
前記切換制御手段は、前記各相ごとにm(m=2、3、…)個のコイルを直列接続しかつ前記Y結線となる第1切換状態、前記各相ごとにn(n<m)個のコイルを直列接続しかつ前記Y結線となる第2切換状態、前記各相ごとにn個のコイルを直列接続しかつ前記Δ結線となる第3切換状態、前記各相ごとにm個のコイルを並列接続しかつ前記Y結線となる第4切換状態、および前記各相ごとにm個のコイルを並列接続しかつ前記Δ結線となる第5切換状態のいずれかに、前記モータの回転速度が上昇するにつれてその順で前記スイッチを切り換えることを特徴とする結線パターン切換装置。 In claim 2,
The switching control means includes a first switching state in which m (m = 2, 3,...) Coils are connected in series for each phase and the Y connection is established, and n (n <m) for each phase. A second switching state in which a number of coils are connected in series and the Y connection is made; a third switching state in which n coils are connected in series for each phase and a Δ connection is made; The rotational speed of the motor is either in a fourth switching state in which coils are connected in parallel and in the Y connection, or in a fifth switching state in which m coils are connected in parallel for each phase and in the Δ connection. The connection pattern switching device is characterized in that the switches are switched in that order as the height of the wire increases.
前記各相ごとに、当該相の複数のコイルの一部若しくは全部が直列若しくは並列に接続されまたは当該相の複数のコイルのうちいずれかが接続されるように当該相のコイルの結線を切り換えるスイッチを備え、各相間のコイルをY結線またはΔ結線したことを特徴とする結線パターン切換装置。 Of the three phases, a plurality of coils corresponding to the first phase, a plurality of coils corresponding to the second phase, a stator in which an armature winding is formed by a plurality of coils corresponding to the third phase, and the inside of the stator A connection pattern switching device applied to a motor provided with a rotor rotatably provided in
A switch for switching the connection of the coils of the phase so that a part or all of the coils of the phase are connected in series or in parallel or one of the coils of the phase is connected for each phase. And a connection pattern switching device, wherein the coils between the phases are Y-connected or Δ-connected.
前記モータの回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段の検出結果に基づいて前記スイッチの切換を制御する切換制御手段を備えることを特徴とする結線パターン切換装置。 In claim 4,
A wiring pattern switching device comprising: a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the motor; and a switching control means for controlling switching of the switch based on a detection result of the rotational speed detecting means.
前記切換制御手段は、前記各相ごとにm(m=2、3、…)個のコイルを直列接続する第1切換状態、および前記各相ごとにn(n<m)個のコイルを直列接続する第2切換状態のいずれかに、前記モータの回転速度が上昇するにつれてその順で前記スイッチを切り換えることを特徴とする結線パターン切換装置。 In claim 5,
The switching control means includes a first switching state in which m (m = 2, 3,...) Coils are connected in series for each phase, and n (n <m) coils are connected in series for each phase. The connection pattern switching device according to any one of the second switching states to be connected, wherein the switches are switched in that order as the rotational speed of the motor increases.
前記スイッチは、リレースイッチまたは半導体スイッチからなることを特徴とする結線パターン切換装置。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
The connection pattern switching device, wherein the switch is a relay switch or a semiconductor switch.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2006-12-21 JP JP2006344171A patent/JP2008160920A/en active Pending
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