JP2015084640A - 低温用フェライト磁石モーターを加熱するためのシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
12 ステータ
13 積層
14 ロータ
15 エアギャップ
16 ステータポール
18 位相巻線(ステータ巻線)
20 電源
22 コントローラ
24 電源
25 温度センサー
26 ポール片(突起/歯)
28 積層
30 ドライブシャフト
32 フェライト永久磁石
40 フラックススイッチング永久磁石機械
42 ステータ
44 ロータ
46 ステータ歯
48 ロータ歯
50 永久磁石
52 ステータ巻線
54 内部永久磁石(IPM)機械
56 ロータアセンブリ
58 ステータアセンブリ
60 ロータコア
62 ロータシャフト
64 突起
66 メインシャフト本体
68 ロータポール
70 極間ギャップ
72 フェライト永久磁石
74 ステータコア
76 ステータ歯
78 キャビティ
80 ステータスロット
82 ステータ巻線
84 IPM機械
86 ロータ
88 表面永久磁石
89 外部表面
90 IPM機械
92 ロータ
94 フェライト永久磁石
96 リング素子
98 磁気熱量素子
Claims (20)
- ステータアセンブリ(58)であって、
複数のステータ歯(46、76)を含むステータコア(74)と、
交流によって励磁される場合にステータ磁場を生成するための、前記複数のステータ歯(46、76)に巻き付けられたステータ巻線(18、52、82)と、を含むステータアセンブリ(58)と、
前記ステータアセンブリ(58)に対して回転するように構成され、エアギャップ(15)によって前記ステータアセンブリ(58)から分離されるロータアセンブリ(56)と、
前記ステータアセンブリ(58)または前記ロータアセンブリ(56)の一方の中に配置され、トルクを発生するために前記ステータ磁場と相互作用する磁場を生成するように構成される複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)と、
コントローラ(22)であって、
前記ロータアセンブリ(56)が前記ステータアセンブリ(58)に対して回転するように、前記ステータ磁場を生成するために前記ステータ巻線(18、52、82)に主要な界磁電流を印加するようにプログラムされ、
二次的な磁場を選択的に生成するために前記ステータ巻線(18、52、82)に二次的な電流を選択的に印加して、前記二次的な磁場が、前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を加熱するために、前記ステータアセンブリ(58)および前記ロータアセンブリ(56)の少なくとも一方に渦電流を誘起するようにプログラムされるコントローラ(22)と、を含む永久磁石機械(10、40、54、84、90)。 - 前記ロータアセンブリ(56)は、電気伝導性材料で形成されるリング素子(96)を含み、前記ステータ巻線(18、52、82)に前記二次的な電流が印加されることに応答して、渦電流が前記リング素子(96)に誘起される、請求項1に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。
- 前記リング素子(96)は、前記ロータアセンブリ(56)上に、またはその中に配置され、そのようにして、前記リング素子(96)は、前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)に隣接して配置される、請求項2に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。
- 前記リング素子(96)は、前記ステータアセンブリ(58)に短絡するか、または外部抵抗性素子または誘導性素子を用いて前記ステータアセンブリ(58)に接続される、請求項2に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。
- 前記ロータアセンブリ(56)は、前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)に隣接して配置される磁気熱量素子(98)を含み、前記磁気熱量素子(98)は、磁場にさらされた場合に熱を発生させるように構成される、請求項1に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。
- 前記二次的な電流は前記主要な界磁電流の周波数より高い周波数を有し、前記二次的な電流の周波数値は10Hzの低い周波数に達する、請求項1に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。
- 前記二次的な電流は、動作電流波形の近傍の周波数であるが前記主要な界磁電流の前記周波数に等しくない周波数を有する脈動電流である、請求項1に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。
- 前記電気機械(10)の前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)の温度をモニターするように構成される温度測定機構(25)をさらに含み、前記温度測定機構(25)は、前記ステータアセンブリ(58)または前記ロータアセンブリ(56)の少なくとも一方に配置される、請求項1に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。
- 前記コントローラ(22)は、
前記電気機械(10)の前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)の温度について、前記温度測定機構(25)からフィードバックを受け取り、
前記測定された磁石温度を磁石温度のしきい値と比較し、
前記測定された磁石温度が前記磁石温度のしきい値より低い場合には、前記二次電流を前記ステータ巻線(18、52、82)に印加するようにさらにプログラムされる、請求項8に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。 - 前記コントローラ(22)は、前記ステータ巻線(18、52、82)に印加される前記二次電流を前記印加された主要な界磁電流に重畳させるようにプログラムされる、請求項1に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。
- 前記コントローラ(22)は、印加されている前記主要な界磁電流が存在しない場合には、前記二次電流を前記ステータ巻線(18、52、82)に印加するようにプログラムされる、請求項1に記載の永久磁石機械(10、40、54、84、90)。
- フェライト永久磁石電気機械(10、40、54、84、90)を加熱する方法であって、前記方法は、
複数のステータ歯(46、76)を含むステータコア(74)と、
交流によって励磁された場合にステータ磁場を生成するための、前記複数のステータ歯(46、76)に巻き付けられたステータ巻線(18、52、82)と、を含むステータアセンブリ(58)を提供するステップと、
前記ステータアセンブリ(58)に対して回転するように構成され、エアギャップ(15)によって前記ステータコア(74)から分離されるロータアセンブリ(56)を提供するステップと、
トルクを発生するために前記ステータ磁場と相互作用する磁場を生成するように構成され、前記ステータアセンブリ(58)または前記ロータアセンブリ(56)のどちらかに配置される複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を提供するステップと、
前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)の消磁を防止するために前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を選択的に加熱するステップと、を含み、
前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を選択的に加熱するステップは、
二次的な磁場を選択的に生成するために前記ステータ巻線(18、52、82)に二次的な電流を印加することにより前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を加熱するステップであって、前記二次的な磁場は、前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を加熱するために前記ステータアセンブリ(58)および前記ロータアセンブリ(56)の少なくとも一方に渦電流を誘起するステップと、
前記ロータアセンブリ(56)上に、またはその中に配置されるリング素子(96)において渦電流を誘起することにより前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を加熱するステップであって、前記リング素子(96)に誘起される渦電流は前記リング素子(96)を加熱するステップと、
前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)に隣接して配置される磁気熱量素子(98)に磁場を印加することによって、前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を加熱するステップであって、前記複数の磁気熱量素子(98)は前記磁場にさらされた場合に加熱するステップと、のうちの1つまたは複数のステップを含む方法。 - 前記リング素子(96)において渦電流を誘起することにより前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を加熱するステップは、前記ステータ巻線(18、52、82)に前記二次的な電流を印加することにより前記リング素子(96)に渦電流を誘起するステップを含む、請求項12に記載の方法。
- 前記ステータ巻線(18、52、82)に前記二次的な電流を印加することにより前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を加熱するステップは、前記電気機械の動作電流波形の周波数より高い周波数を有し、10Hzまでの低い周波数に及ぶ二次的な電流を印加するステップを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記ステータ巻線(18、52、82)に前記二次的な電流を印加することにより前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を加熱するステップは、前記電気機械の動作電流波形の近傍の周波数であって前記動作電流波形の周波数に等しくない周波数を有する脈動電流を印加するステップを含む、請求項13に記載の方法。
- 前記フェライト永久磁石(32、50、72、94)電気機械の温度を測定するステップと、
前記測定された磁石温度を磁石温度のしきい値と比較するステップと、
前記測定された磁石温度が前記磁石温度のしきい値より低い場合には、前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)の消磁を防止するために前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を選択的に加熱するステップと、をさらに含む、請求項15に記載の方法。 - ステータアセンブリ(58)であって、
複数のステータ歯(46、76)を含むステータコア(74)と、
交流によって励磁された場合にステータ磁場を生成するための、前記複数のステータ歯(46、76)に巻き付けられたステータ巻線(18、52、82)と、を含むステータアセンブリ(58)と、
前記ステータアセンブリ(58)によって規定されるキャビティ(78)内に配置され、前記ステータアセンブリ(58)に対して回転するように構成され、エアギャップ(15)によって前記ステータコア(74)から分離されるロータアセンブリ(56)と、
前記ロータアセンブリ(56)に配置され、トルクを発生するために前記ステータ磁場と相互作用する磁場を生成するように構成される複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)と、
前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)に予熱を提供するように構成される発熱素子と、を含み、前記発熱素子は、
電気伝導性材料で形成され、前記ロータアセンブリ(56)上に、またはその中に配置されるリング素子(96)であって、前記リング素子(96)を加熱するために、前記ステータ巻線(18、52、82)に脈動電流が印加されることに応答して、渦電流が前記リング素子(96)に誘起される、リング素子(96)と、
前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)に隣接して配置され、磁場にさらされた場合に熱を発生させるように構成される複数の磁気熱量素子(98)と、のうちの一方を含む、内部永久磁石機械(54、84、90)。 - コントローラ(22)をさらに含み、前記コントローラ(22)は、
前記ステータ磁場を生成するために前記ステータ巻線(18、52、82)に主要な電流を印加して、前記ロータアセンブリ(56)が前記ステータアセンブリ(58)に対して回転するようにプログラムされ、
二次的な磁場を選択的に生成するために前記ステータ巻線(18、52、82)に二次的な電流を選択的に印加して、前記二次的な磁場が、前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)を加熱するために、前記ロータアセンブリ(56)に渦電流を誘起するようにプログラムされる、請求項17に記載の内部永久磁石機械(54、84、90)。 - 前記二次的な電流は、前記主要な電流の周波数より高い周波数を有し、60Hzの低い周波数に達する高周波交流のうちの1つを含む、請求項18に記載の内部永久磁石機械(54、84、90)。
- 前記リング素子(96)および前記磁気熱量素子(98)のうちの前記一方において生成された前記熱は、加熱を提供するために、前記複数のフェライト永久磁石(32、50、72、94)へ伝導される、請求項17に記載の内部永久磁石機械(54、84、90)。
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