JP2008527957A - リラクタンスモータのコイルへの流入電流の制御方法及びそのための電気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 関連する技術における方法及び電気回路を可能な限り最大にエネルギー変換できるようにすること。
【解決手段】 本発明は、リラクタンスモータ（Ｍ）のコイル（３）への流入電流の制御方法、及びリラクタンスモータ（Ｍ）のコイル（３）の流入電流又は流出電流用の電気回路（Ｓ）に関する。最も簡易な構成においてリラクタンスモータが最大限可能なエネルギー変換をもたらす、言及した技術における方法又は電気回路を提案するために、方法に関しては、流入電流が、コイル（３）からの流出電流の時間変化、即ち、流出電流を規定する予め設定された閾値を下回ったことに応答して、流され、回路に関しては、流出電流が生じているときの電流が、予め設定された閾値とコンパレータ（Ｋ）を介して比較され、閾値を下回ったとき、流出電流が停止したことを示す信号が出力されるように、構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、まず、リラクタンスモータのコイルへの流入電流の制御方法に関する。

上記の技術に係る方法は、知られている。例えば、特許文献１から、第１のコイルが未だ励磁されているときに、回転子の回転方向に関して次の第２のコイルが付加的に励磁されるリラクタンスモータの制御方法が知られている。この方法の結果、回転子の一様な回転が、低い回転数においても達成される。これでもって、この特許出願の内容は、開示された先の発明に内容的に充分に取り込まれ、この特許出願の目的及び特徴に関しても、先の発明の特許請求の範囲に含まれている。
独国公開第１００２２９４４３Ａ１号公報

上記の技術の現状に鑑み、本発明の技術的課題は、上記の技術に係る方法を可能な限り最大にエネルギー変換できるようにすることとして見出される。

この課題は、まず、そして根本的に請求項１に記載の対象によって解決される。そのために、リラクタンスモータのコイルへの流入電流の制御方法において、流入電流が、コイルからの流出電流の時間変化、即ち、流出電流を規定する予め設定された閾値を下回ったことに応答して、流される方法が記載されている。流入電流相中に電流が流れる少なくとも１つの励磁コイルを有する直流モータにおいて、蓄えられた磁気エネルギーが、流出電流相中に完全に放出されて戻されなければならない。この時間は、異なるファクター、例えば温度、部品の分布の標準偏差等に依存している。流出電流を安全に流すため、流出電流に対して、「最悪の場合」を仮定することが知られている。「最悪の場合」の流出電流を仮定することによって、最適な性能は引き出されず、これに応じて最大に実現しうるエネルギー密度が減少する。本発明による方法を介して、リラクタンスモータの最大エネルギー密度の最適化が達成される。コイルへの流入電流は、本発明により、流出電流が予め設定されたその閾値を下回った後に、直ちに流される。これに応じて、流入電流は、仮定に依存するのではなく、むしろコイルからの実際の流出電流の状態に応じて流れる。これに応じて、本発明において、流出電流相が、影響を及ぼすパラメータ、例えば、温度、部品の分布の標準偏差等を考慮している。上記の発明によって、リラクタンスモータに関して、全ての環境条件と標準偏差において、可能な限り最大のエネルギーが変換される。

他の請求項の対象は、請求項１に記載の対象に関係付けられて従属して記載されているが、それらの独立した形式においても重要である。

そして、さらに、流出電流が生じているときの電流（バイパス電流）が測定され、閾値と比較されることが、企図される。これに応じて、全流出電流相にわたって、バイパス電流が予め設定された閾値を下回るまで測定される。これは、好ましい構成においては、ダイオードを介して流れ、この測定のためにシャント抵抗が挿入される。測定機能のほかに、このシャント抵抗は、コイルからの流出電流の加速にも役立つ。バイパス電流に比例する電圧降下が、平滑化され、コンパレータを介してバイパス電流を閾値に比較するために利用されることが企図されることは、好ましい。このコンパレータは、好ましくは、閾値を下回ったとき直ちに信号をマイクロコントローラに出力し、もって流出電流を遮断する。マイクロコントローラは、この後、直接そのコイルへの流入電流を時間が空くことなく、直ぐに流し始める。さらに好ましくは、電圧降下の平滑化は、ローパスフィルタを介して行われる。また、ローパスフィルタの出力が、抵抗網を介してコンパレータに導かれるようになっている。

本発明は、さらに、リラクタンスモータのコイルへの流入電流及び流出電流用の電気回路に関する。

この種の電気回路は、冒頭で言及した特許文献１から知られている。

最も簡易な構成においてリラクタンスモータが最大限可能なエネルギー変換をもたらす、言及した技術における電気回路を提案するために、流出電流が生じているときの電流（バイパス電流）が、予め設定された閾値とコンパレータ（Ｋ）を介して比較され、閾値を下回ったとき、流出電流の終了を示す信号が出力される。本発明による電気回路の結果、リラクタンスモータにおいて最大のエネルギー密度の最適化が達成される。環境条件、例えば温度等に依存せず、標準偏差から独立に、リラクタンスモータにおける最大に可能なエネルギー変換が達成される。さらに、電流流出相が監視される。予め設定された閾値を下回ったとき、そのコイルの流入電流相を開始させる信号が生成される。通常のリラクタンスモータ用に市販されているような電気回路に対して、本発明による電気回路においては、全く性能上の欠陥も流出電流相と流入電流層との間の空き時間も生じない。閾値を下回ったときに生成される信号は、その後そのコイルの流入電流相に直ちに導くマイクロコントローラに送出されるのでもよい。

他の請求項の対象は、以下に、請求項７の対象に関連して記載されるが、その独立形式においても重要である。

例えば、流出電流の場合、ダイオード（バイパスダイオード）をバイパス電流が流れ、バイパス電流の測定のために抵抗が挿入されることが好ましいことは明らかである。さらに好ましくは、この抵抗は、測定機能の他に流出電流相での流出の加速に役立つシャント抵抗である。シャント抵抗でのバイパス電流に比例する電圧降下は、バイパス電流を所定の閾値と比較するためにコンパレータに導かれる。ここにおいて、電圧降下は、まず、ローパスフィルタ（ＲＣ−ローパスフィルタ）によって平滑化される。これに関連して、最後に、電圧降下が抵抗網を介してコンパレータに導かれるように企図される。

以下、本発明は、実施例のみが図示された付随の図面を参照してより明らかにされる。

まず、図３に関して、回転子の軸ｘの周りに同一角度間隔で配置され、４／６リラクタンスモータＭを構成する４つの回転子セグメント２を有する回転子１が図示され記載されている。

４極回転子１は、回転子１の回転軸の周りに同一角度間隔で配置された６つのコイル３を有し、模式的に図示された固定子が配置されている。

回転子１を回転させるために、径方向に対向して配置され相互に対をなす励磁用のコイル３に電流が流される。この後、磁気エネルギーは、流出電流相中で、再び完全に消滅させられなければならない。

各コイル３の流入電流用及び流出電流用に、図２に図示されたような電気回路Ｓが個々に設けられている。これは、以下のように構成されている。

即ち、まず、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等の、切り替え信号を図示しないマイクロコントローラからベースに受ける、２つのトランジスタＴ_１、Ｔ_２が設けられている。

トランジスタＴ_１のコレクタは、電源電圧に設定されている。トランジスタＴ_２のコレクタとトランジスタＴ_１のエミッタとの間に、電流が流れ込む又は電流が流れ出るコイル３が接続される。

マイクロコントローラを介してトランジスタＴ_１、Ｔ_２のベースに入力されたスイッチング信号は、コイル３に電流を流し込む。電流の流出は、トランジスタＴ_１、Ｔ_２がオフにした後に起こる。コイル３からの電流の流出は、バイパスダイオードＤ_１、Ｄ_２及び抵抗Ｒ_１を介して流れる。ここにおいて、抵抗Ｒ_１は、バイパス電流を測定するためのシャント抵抗である。さらに、シャント抵抗Ｒ_１を介して、コイル３からの電流の流出が加速される。

バイパス電流に比例する電圧降下は、抵抗Ｒ_２とコンデンサＣ_１からなるローパスフィルタＴを介して平滑化され、この後、抵抗Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５からなる抵抗網Ｗを介してコンパレータＫに導かれる。

このコンパレータＫは、検出されたバイパス電流を最小の閾値と比較し、この閾値を下回り流出電流が遮断されたとき、マイクロコントローラに信号を出力する。マイクロコントローラは、この後、直接トランジスタＴ_１、Ｔ_２を介して時間が空くことなく直ぐに流入電流を流させる。

比較の閾値は、可変抵抗Ｒ_６を介して設定可能である。

全ての開示された特徴は、（それ自身が）発明の要部をなす。これでもって、出願の開示において、付随／同封の優先権の基礎書面（先の出願のコピー）の公開内容は、また十分に取り込まれ、この書面の目的及び特徴に関しても、また、先の出願の特許請求の範囲内に含まれている。

リラクタンスモータの回転子と固定子コイルに関する模式図である。 発明による、リラクタンスモータのコイルへの流入電流及び流出電流用の回路の機能的な接続図である。

符号の説明

１ 回転子
２ 回転子セグメント
３ コイル
Ｃ_１ コンデンサ
Ｄ_１、Ｄ_２ バイパスダイオード
Ｋ コンパレータ
Ｍ リラクタンスモータ
Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４、Ｒ_５、Ｒ_６ 抵抗
Ｓ 電気回路
Ｔ ローパスフィルタ
Ｔ_１、Ｔ_２ トランジスタ
Ｗ 抵抗網
ｘ 回転子の軸

Claims (12)

1. リラクタンスモータ（Ｍ）のコイル（３）への流入電流の制御方法において、
   前記流入電流が、前記コイル（３）からの流出電流の時間変化、即ち、前記流出電流を規定する予め設定された閾値を下回ったことに応答して、流されることを特徴とする制御方法。
2. 前記流出電流が生じているときの電流（バイパス電流）が測定され、前記閾値と比較されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記バイパス電流がダイオード（Ｄ_１、Ｄ_２）を介して流れ、これの測定のためにシャント抵抗（Ｒ_１）が挿入されていることを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
4. 前記バイパス電流に比例する電圧降下が平滑化され、前記バイパス電流を前記閾値に比較するためにコンパレータ（Ｋ）に導かれることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の制御方法。
5. 前記電圧降下の平滑化が、ローパスフィルタ（Ｔ）を介して行われることを特徴とする請求項４に記載の制御方法。
6. 前記ローパスフィルタ（Ｔ）の出力が、抵抗網（Ｗ）を介して前記コンパレータ（Ｋ）に導かれることを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
7. リラクタンスモータ（Ｍ）のコイル（３）の流入電流又は流出電流用の電気回路（Ｓ）において、
   前記流出電流が生じているときの電流（バイパス電流）が、予め設定された閾値とコンパレータ（Ｋ）を介して比較され、前記閾値を下回ったとき、前記流出電流が停止したことを示す信号が出力されることを特徴とする電気回路。
8. 前記流出電流がバイパス電流ダイオード（バイパスダイオードＤ_１、Ｄ_２）を通って流され、前記バイパス電流の測定のために抵抗（Ｒ_１）が挿入されていることを特徴とする請求項７に記載の電気回路。
9. 前記抵抗（Ｒ_１）が、シャント抵抗であることを特徴とする請求項８に記載の電気回路。
10. 前記バイパス電流に比例する電圧降下が、前記コンパレータ（Ｋ）に導かれることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の電気回路。
11. 前記電圧降下が、ローパスフィルタ（Ｔ）を介して平滑化されることを特徴とする請求項１０に記載の電気回路。
12. 前記電圧降下が、抵抗網（Ｗ）を介して前記コンパレータ（Ｋ）に導かれることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の電気回路。

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