JP2020048313A - Reluctance motor - Google Patents

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阿部 秀文
Hidefumi Abe
秀文 阿部
宏司 鈴木
Koji Suzuki
宏司 鈴木
鎌田 誠二
Seiji Kamata
誠二 鎌田
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Abstract

To reduce torque ripples more than conventional techniques.SOLUTION: A reluctance motor comprises: a rotational shaft; a rotor mounted on the rotational shaft and having a plurality of projection poles; a stator provided with a plurality of slots; and a motor case for housing the rotor and the stator. Arrangement phases of the plurality of projection poles in a circumference direction of the rotor with respect to the plurality of slots are different in multiple stages in an axial direction of the rotational shaft.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リラクタンスモータに関する。   The present invention relates to a reluctance motor.

下記特許文献1には、複数の突極が形成されたロータを備えるリラクタンスモータが開示されている。このリラクタンスモータは、突極とステータのスロットとの間に作用する磁気的な吸引力によってロータが回転するタイプの電動機であり、ロータに永久磁石やロータ巻線を用いないので、構造が極めて単純である。   Patent Literature 1 below discloses a reluctance motor including a rotor having a plurality of salient poles. This reluctance motor is a type of motor in which the rotor is rotated by magnetic attraction acting between the salient poles and the slots of the stator. Since the rotor does not use permanent magnets or rotor windings, the structure is extremely simple. It is.

特開平06−062540号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-062540

ところで、上記リラクタンスモータは、回転トルクが上記吸引力によって与えられるので、トルクリップルが比較的大きいというデメリットがある。したがって、トルクリップルが問題となるアプリケーションでは、リラクタンスモータを動力源として採用することができないという問題がある。   By the way, the reluctance motor has a disadvantage that the torque ripple is given by the attraction force, so that the torque ripple is relatively large. Therefore, in applications where torque ripple is a problem, there is a problem that a reluctance motor cannot be employed as a power source.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、トルクリップルを従来よりも低減することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has an object to reduce torque ripple as compared with the related art.

上記目的を達成するために、本発明では、リラクタンスモータに係る第1の解決手段として、回転軸と、当該回転軸に装着され、複数の突極が形成されたロータと、複数のスロットを備えるステータと、前記ロータ及び前記ステータを収容するモータケースとを備え、前記ロータの周方向における前記複数の突極の前記複数のスロットに対する配列位相は、前記回転軸の軸方向において多段に異なる、という手段を採用する。   In order to achieve the above object, according to the present invention, as a first solution of a reluctance motor, a revolving motor includes a rotating shaft, a rotor mounted on the rotating shaft and having a plurality of salient poles, and a plurality of slots. A stator, and a motor case accommodating the rotor and the stator, wherein the arrangement phases of the plurality of salient poles in the circumferential direction of the rotor with respect to the plurality of slots are different in multiple stages in the axial direction of the rotating shaft. Adopt means.

本発明では、リラクタンスモータに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記ロータは、軸方向に隣接する複数の個別ロータとして設けられ、当該個別ロータに形成された前記複数の突極は、前記複数のスロットに対する配列位相が異なる、という手段を採用する。   In the present invention, as a second solving means according to the reluctance motor, in the first solving means, the rotor is provided as a plurality of individual rotors adjacent in the axial direction, and the plurality of rotors formed on the individual rotor are provided. The salient pole employs a means that the arrangement phases of the plurality of slots are different.

本発明では、リラクタンスモータに係る第3の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記ステータは、軸方向に隣接する複数の個別ステータとして設けられ、当該個別ステータに備えられた前記複数のスロットは、前記複数の突極に対する配列位相が異なる、という手段を採用する。   In the present invention, as a third solution related to a reluctance motor, in the first solution, the stator is provided as a plurality of individual stators adjacent in the axial direction, and the plurality of stators provided in the individual stator are provided. The slot employs a means in which the arrangement phases of the plurality of salient poles are different.

本発明では、リラクタンスモータに係る第4の解決手段として、上記第2または第3の解決手段において、前記個別ロータあるいは前記個別ステータの個数は2個である、という手段を採用する。   According to the present invention, as a fourth solution of the reluctance motor, in the above second or third solution, the means that the number of the individual rotors or the individual stators is two is adopted.

本発明では、リラクタンスモータに係る第5の解決手段として、上記第1〜第4のいずれかの解決手段において、前記モータケースの内部には前記ステータに駆動電流を供給する駆動回路が前記ステータの一部を覆うように実装されている、という手段を採用する。   According to the present invention, as a fifth solution of the reluctance motor, in any one of the first to fourth solutions, a drive circuit for supplying a drive current to the stator is provided inside the motor case. A means is adopted to cover a part.

本発明では、リラクタンスモータに係る第6の解決手段として、上記第5の解決手段において、前記駆動回路は、増加して所定値に到達すると、当該所定値を一定時間に亘って保持する前記駆動電流を生成する、という手段を採用する。   According to a sixth aspect of the present invention, as the sixth aspect of the reluctance motor, in the fifth aspect, the drive circuit is configured to, when increasing and reaching a predetermined value, hold the predetermined value for a predetermined time. A means of generating a current is employed.

本発明によれば、トルクリップルを従来よりも低減することが可能である。  According to the present invention, it is possible to reduce the torque ripple as compared with the related art.

本発明の一実施形態に係るリラクタンスモータの構造を示す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the reluctance motor concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態におけるモータ駆動装置の機能構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating a functional configuration of a motor drive device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態におけるモータ駆動波形を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing a motor drive waveform according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の変形例に係るリラクタンスモータの構造を示す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the reluctance motor concerning the modification of one embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係るリラクタンスモータは、図1に示すようにモータケース1、2つの個別ステータ2A、2B、制御基板3、回転軸4及び2つの個別ロータ5A、5Bを備えたスイッチトリラクタンスモータである。なお、2つの個別ステータ2A、2Bは全体としてステータを構成し、また2つの個別ロータ5A、5Bは、全体としてロータを構成している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The reluctance motor according to the present embodiment is a switch reluctance motor including a motor case 1, two individual stators 2A and 2B, a control board 3, a rotating shaft 4, and two individual rotors 5A and 5B as shown in FIG. is there. The two individual stators 2A, 2B constitute a stator as a whole, and the two individual rotors 5A, 5B constitute a rotor as a whole.

モータケース1は、回転軸4の両端を支持すると共に当該回転軸4の一端あるいは両端が露出するように2つの個別ステータ2A、2B、制御基板3及び2つの個別ロータ5A、5Bを収容する金属製容器である。2つの個別ステータ2A、2Bのうち、一方の個別ステータ2Aは、ステータコア2aとステータ巻線2bとを備えており、他方の個別ステータ2Bは、ステータコア2cとステータ巻線2dとを備えている。   The motor case 1 supports both ends of the rotating shaft 4 and accommodates the two individual stators 2A and 2B, the control board 3 and the two individual rotors 5A and 5B such that one or both ends of the rotating shaft 4 are exposed. Container. One of the two individual stators 2A, 2B has a stator core 2a and a stator winding 2b, and the other individual stator 2B has a stator core 2c and a stator winding 2d.

ステータコア2aは、円筒状のヨーク2a1の内側に所定ピッチで6つのティース2a2(極歯)が形成された磁性部品であり、圧粉磁心あるいは積層鋼板によって形成されている。ステータ巻線2bは、上記ティース2a2に集中巻の巻線形態で関係された導電性の線部材である。このステータ巻線2bが巻回された各ティース2a2は、ステータ巻線2bと共にスロットを構成している。すなわち、一方の個別ステータ2Aは、図1に示すようにスロット数が「6」である。   The stator core 2a is a magnetic component in which six teeth 2a2 (polar teeth) are formed at a predetermined pitch inside a cylindrical yoke 2a1, and is formed of a dust core or a laminated steel plate. The stator winding 2b is a conductive wire member related to the teeth 2a2 in the form of concentrated winding. Each tooth 2a2 around which the stator winding 2b is wound constitutes a slot together with the stator winding 2b. That is, one individual stator 2A has “6” slots as shown in FIG.

一方、ステータコア2cは、円筒状のヨーク2c1の内側に所定ピッチで6つのティース2c2(極歯)が形成された磁性部品であり、圧粉コアあるいは積層鋼板によって形成されている。ステータ巻線2dは、上記ティース2c2に集中巻の巻線形態で関係された導電性の線部材である。このステータ巻線2dが巻回された各ティース2c2は、ステータ巻線2dと共にスロットを構成している。すなわち、他方の個別ステータ2Bは、一方の個別ステータ2Aと同様にスロット数が「6」である。   On the other hand, the stator core 2c is a magnetic component in which six teeth 2c2 (pole teeth) are formed at a predetermined pitch inside a cylindrical yoke 2c1, and is formed of a dust core or a laminated steel plate. The stator winding 2d is a conductive wire member related to the teeth 2c2 in a concentrated winding form. Each tooth 2c2 around which the stator winding 2d is wound forms a slot together with the stator winding 2d. That is, the number of slots of the other individual stator 2B is “6” as in the case of the one individual stator 2A.

ここで、図1では、各ステータコア2a、2cに形成された6つのティース2a2、2c2のうち、隣接する3つのみにステータ巻線2b、2dが設けられた状態を示しているが、これは便宜的なものである。すなわち、ステータ巻線2bは、ステータコア2aに形成された全て(6つ)のティース2a2、2c2にそれぞれ巻回されており、またステータ巻線2dは、ステータコア2cに形成された全て(6つ)のティース2a2、2c2にそれぞれ巻回されている。   Here, FIG. 1 shows a state in which, among the six teeth 2a2, 2c2 formed on each stator core 2a, 2c2, only three adjacent stator windings 2b, 2d are provided with stator windings 2b, 2d. It is expedient. That is, the stator winding 2b is wound around all (six) teeth 2a2, 2c2 formed on the stator core 2a, respectively, and the stator winding 2d is formed on all (six) the stator core 2c. Are wound around the teeth 2a2 and 2c2, respectively.

また、ステータコア2aの各ティース2a2、2c2に巻回されたステータ巻線2bのうち、ステータコア2aの中心軸を挟んで対向する一対のスロットのステータ巻線2bには、後述する駆動回路によって同相の駆動電流が通電される。すなわち、2つの個別ステータ2A、2Bには、ステータコア2aの中心軸を挟んで対向する一対のスロットが3組存在するが、各組のスロットのステータ巻線2bには、電気角が互いに120°異なる三相の駆動電流(U相駆動電流、V相駆動電流及びW相駆動電流)が駆動回路から給電される。   Of the stator windings 2b wound around the teeth 2a2 and 2c2 of the stator core 2a, the stator windings 2b of a pair of slots opposed to each other with the central axis of the stator core 2a interposed therebetween are driven in the same phase by a drive circuit described later. A drive current is supplied. That is, the two individual stators 2A and 2B have three pairs of slots facing each other across the central axis of the stator core 2a, and the stator windings 2b of the respective slots have electrical angles of 120 ° with each other. Different three-phase drive currents (U-phase drive current, V-phase drive current, and W-phase drive current) are supplied from the drive circuit.

このような2つの個別ステータ2A、2Bは、図1に示すように、回転軸4の軸方向に隣接すると共に、ステータコア2a、2cの中心軸周り、つまり回転軸4周りの各スロット(つまり各ティース2a2、2c2)の配列位相が同一となるようにモータケース1内に収容されている。すなわち、ステータコア2a、2cの中心軸の一端から他端を臨む方向つまり回転軸4の軸方向において、個別ステータ2Aの各スロット(各ティース2a2、2c2)と個別ステータ2Bの各スロット(各ティース2a2、2c2)とは重なる関係にある。   As shown in FIG. 1, the two individual stators 2A and 2B are adjacent to each other in the axial direction of the rotating shaft 4 and have respective slots (that is, each of the slots around the central axis of the stator cores 2a and 2c). The teeth 2a2, 2c2) are accommodated in the motor case 1 so that the arrangement phases are the same. That is, in the direction from one end of the center axis of the stator cores 2a, 2c to the other end, that is, in the axial direction of the rotary shaft 4, each slot (each tooth 2a2, 2c2) of the individual stator 2A and each slot (each tooth 2a2) of the individual stator 2B. , 2c2).

制御基板3は、モータケース1内において、上記2つの個別ステータ2A、2Bの一部を覆うように実装されている。この制御基板3は、各ステータ巻線2bに三相の駆動電流(U相駆動電流、V相駆動電流及びW相駆動電流)を給電する駆動回路がプリント配線板上に実装されたものである。   The control board 3 is mounted in the motor case 1 so as to cover a part of the two individual stators 2A and 2B. The control board 3 has a drive circuit for supplying three-phase drive currents (U-phase drive current, V-phase drive current, and W-phase drive current) to each stator winding 2b mounted on a printed wiring board. .

回転軸4は、長尺円柱状の金属部材である。2つの個別ロータ5A、5Bは、上記回転軸4に装着された磁性部材であり、回転軸4の軸線方向に互いに隣り合うように設けられている。これら2つの個別ロータ5A、5Bのうち、一方の個別ロータ5Aには4つの突極5aが設けられ、また他方の個別ロータ5Bには4つの突極5bが設けられている。各突極5a、5bは、図示するように回転軸4の軸方向に直交する方向かつ回転軸4の軸周りに90°のピッチ角で設けられている。   The rotating shaft 4 is a long cylindrical metal member. The two individual rotors 5 </ b> A and 5 </ b> B are magnetic members mounted on the rotating shaft 4, and are provided so as to be adjacent to each other in the axial direction of the rotating shaft 4. Of these two individual rotors 5A, 5B, one salient pole 5a is provided on one individual rotor 5A, and four salient poles 5b are provided on the other individual rotor 5B. The salient poles 5a, 5b are provided at a pitch angle of 90 ° around the axis of the rotating shaft 4 in a direction orthogonal to the axial direction of the rotating shaft 4 as shown in the figure.

ここで、図1(b)に示されているように、一方の個別ロータ5Aの突極5aと他方の個別ロータ5Bの突極5bとは、回転軸4の軸線周りにおける配列位相が角度としてa°だけ異なっている。すなわち、2つの個別ロータ5A、5Bの周方向における複数の突極5a、5bの複数のスロットに対する配列位相は、回転軸4の軸方向において2段(多段)に異なっている。この角度a°は例えば15°に設定されている。なお、このような2つの個別ロータ5A、5Bにおける4つの突極5aの配列位置と4つの突極5bの配列位置の位相差つまり角度a°は、例えば45°を超えない範囲で適宜設定される。   Here, as shown in FIG. 1B, the salient poles 5a of the one individual rotor 5A and the salient poles 5b of the other individual rotor 5B have an arrangement phase around the axis of the rotating shaft 4 as an angle. a °. That is, the arrangement phases of the plurality of salient poles 5a, 5b in the circumferential direction of the two individual rotors 5A, 5B with respect to the plurality of slots differ in two stages (multistage) in the axial direction of the rotating shaft 4. This angle a ° is set to, for example, 15 °. Note that the phase difference between the arrangement position of the four salient poles 5a and the arrangement position of the four salient poles 5b in the two individual rotors 5A and 5B, that is, the angle a ° is appropriately set within a range not exceeding 45 °, for example. You.

続いて、本実施形態に係るリラクタンスモータを制御・駆動するモータ駆動装置について図2を参照して説明する。このモータ駆動装置は、バッテリ6、バッテリ制御装置7、4つの平滑コンデンサ8A〜8D、駆動トランジスタ9A、9B、ダイオード10A、10B及び制御回路11を備えている。   Subsequently, a motor drive device for controlling and driving the reluctance motor according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This motor drive device includes a battery 6, a battery control device 7, four smoothing capacitors 8A to 8D, drive transistors 9A and 9B, diodes 10A and 10B, and a control circuit 11.

バッテリ6は、多数の電池セルが直列接続された組電池であり、例えばリチウムイオン電池である。このバッテリ6は、出力電圧(バッテリ電圧)を上記制御基板3に出力する。バッテリ制御装置7は、このようなバッテリ6の動作状態を制御する制御装置である。このバッテリ制御装置7は、例えば各電池セルの電圧(セル電圧)を検出し、このセル電圧に基づいて各電池セルの充放電を制御する。   The battery 6 is an assembled battery in which many battery cells are connected in series, and is, for example, a lithium ion battery. The battery 6 outputs an output voltage (battery voltage) to the control board 3. The battery control device 7 is a control device that controls the operation state of such a battery 6. The battery control device 7 detects, for example, the voltage (cell voltage) of each battery cell, and controls charging and discharging of each battery cell based on the cell voltage.

4つの平滑コンデンサ8A〜8Dは、制御基板3の入力側に設けられ、バッテリ6から入力されるバッテリ電圧を平滑化する。3つの平滑コンデンサ8A〜8Dのうち、平滑コンデンサ8Aは、図示するように電解コンデンサであり、一端がバッテリ6のプラス端子に接続され、他端がバッテリ6のマイナス端子に接続されている。平滑コンデンサ8Bは、フィルムコンデンサであり、一端がバッテリ6のプラス端子に接続され、他端が平滑コンデンサ8C及び平滑コンデンサ8Dの一端に接続されている。   The four smoothing capacitors 8A to 8D are provided on the input side of the control board 3, and smooth the battery voltage input from the battery 6. Of the three smoothing capacitors 8A to 8D, the smoothing capacitor 8A is an electrolytic capacitor as shown, one end of which is connected to the plus terminal of the battery 6, and the other end of which is connected to the minus terminal of the battery 6. The smoothing capacitor 8B is a film capacitor, one end of which is connected to the plus terminal of the battery 6, and the other end of which is connected to one end of the smoothing capacitor 8C and one end of the smoothing capacitor 8D.

平滑コンデンサ8Cは、同じくフィルムコンデンサであり、一端が平滑コンデンサ8Bの他端及び平滑コンデンサ8Dの一端に接続され、他端がバッテリ6のマイナス端子に接続されている。平滑コンデンサ8Dは、同じくフィルムコンデンサであり、一端が平滑コンデンサ8Bの他端及び平滑コンデンサ8Cの一端に接続され、他端が接地されている。   The smoothing capacitor 8C is also a film capacitor. One end is connected to the other end of the smoothing capacitor 8B and one end of the smoothing capacitor 8D, and the other end is connected to the minus terminal of the battery 6. The smoothing capacitor 8D is also a film capacitor, and one end is connected to the other end of the smoothing capacitor 8B and one end of the smoothing capacitor 8C, and the other end is grounded.

駆動トランジスタ9A、9Bは、制御回路11によって動作が制御されるスイッチングトランジスタである。これら駆動トランジスタ9A、9Bのうち、一方の駆動トランジスタ9Aは、図示するように出力端が一方の個別ステータ2Aのステータ巻線2bに接続され、他方の駆動トランジスタ9Bは出力端が他方の個別ステータ2Bのステータ巻線2dに接続されている。   The driving transistors 9A and 9B are switching transistors whose operations are controlled by the control circuit 11. Of these drive transistors 9A and 9B, one drive transistor 9A has an output terminal connected to the stator winding 2b of one individual stator 2A as shown in the figure, and the other drive transistor 9B has an output terminal connected to the other individual stator 2A. 2B is connected to the stator winding 2d.

ここで、一方の個別ステータ2Aにおいて、ステータ巻線2bは、三相(U相、V相及びW相)に対応して個別に3つ設けられている。また、他方の個別ステータ2Bにおいて、ステータ巻線2d、三相(U相、V相及びW相)に対応して個別に3つ設けられている。図2では、一方の駆動トランジスタ9A及び他方の駆動トランジスタ9Bが各々1つ便宜的に描かれているが、一方の駆動トランジスタ9A及び他方の駆動トランジスタ9Bは、3つのステータ巻線2b、2dに対応して各々3つ設けられている。   Here, in one individual stator 2A, three stator windings 2b are individually provided corresponding to three phases (U phase, V phase and W phase). In the other individual stator 2B, three stator windings 2d are provided individually corresponding to three phases (U-phase, V-phase and W-phase). In FIG. 2, one driving transistor 9A and the other driving transistor 9B are each drawn for convenience, but one driving transistor 9A and the other driving transistor 9B are connected to three stator windings 2b and 2d. Three are provided correspondingly.

ダイオード10A、10Bは、このように各々3つ設けられたステータ巻線2b、2dに対応して設けられている。ダイオード10A、10Bは、図示するように各ステータ巻線2b、2dに対して並列接続されており、各ステータ巻線2b、2dに発生するサージ電圧を吸収する。制御回路11は、上記各駆動トランジスタ9A、9BをON/OFFさせることにより各ステータ巻線2b、2dへの駆動電流の通電を制御する。   The diodes 10A and 10B are provided corresponding to the three stator windings 2b and 2d thus provided. The diodes 10A and 10B are connected in parallel to the respective stator windings 2b and 2d as shown in the figure, and absorb surge voltages generated in the respective stator windings 2b and 2d. The control circuit 11 controls the supply of the drive current to each of the stator windings 2b and 2d by turning on / off the drive transistors 9A and 9B.

ここで、このようなモータ駆動装置の構成要素のうち、駆動トランジスタ9A、9B、ダイオード10A、10B及び制御回路11は、モータケース1内の収容された制御基板3に実装されており、上述した駆動回路を構成している。また、4つの平滑コンデンサ8A〜8Dは、モータケース1の外部に一体として実装されている。   Here, among the components of such a motor drive device, the drive transistors 9A and 9B, the diodes 10A and 10B, and the control circuit 11 are mounted on the control board 3 housed in the motor case 1 and described above. It constitutes a drive circuit. Further, the four smoothing capacitors 8A to 8D are integrally mounted outside the motor case 1.

次に、本実施形態に係るリラクタンスモータの動作について、図3を参照して詳しく説明する。なお、この図3では、リラクタンスモータの6つのスロットのうち、互いに隣り合う2つのスロットの一方を第1スロットと言い、他方を第2スロットと言っている。   Next, the operation of the reluctance motor according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 3, one of two adjacent slots among the six slots of the reluctance motor is called a first slot, and the other is called a second slot.

本実施形態に係るリラクタンスモータは、各個別ステータ2A、2Bのスロット数が「6」かつ各個別ロータ5A、5Bの極数が「4」のスイッチトリラクタンスモータであり、本実施形態におけるモータ駆動装置は、図示するように各個別ロータ5A、5Bの回転角で30度毎に駆動電流を各ステータ巻線2b、2dに通電する。すなわち、制御回路11は、回転センサ(図示略)で検出される各個別ロータ5A、5Bの回転角に基づいて30度毎に駆動トランジスタ9A、9BをON状態に遷移させることにより、30度毎に各ステータ巻線2b、2dに駆動電流を通電させる。   The reluctance motor according to the present embodiment is a switch reluctance motor in which the number of slots in each of the individual stators 2A and 2B is “6” and the number of poles in each of the individual rotors 5A and 5B is “4”. The apparatus supplies a drive current to each of the stator windings 2b and 2d every 30 degrees at a rotation angle of each of the individual rotors 5A and 5B as shown in the figure. That is, the control circuit 11 changes the drive transistors 9A and 9B to the ON state every 30 degrees based on the rotation angles of the individual rotors 5A and 5B detected by the rotation sensors (not shown), so that the control circuits 11 Then, a drive current is supplied to each of the stator windings 2b and 2d.

ここで、本実施形態に係るリラクタンスモータでは、他方の個別ロータ5Bの突極5bの配列位相が一方の個別ロータ5Aの突極5aの配列位相に対して回転角としてa°(例えば15°)だけずれているので、第1スロットの駆動電流(第1通電)と第2スロットの駆動電流(第2通電)とは、図3の下2つの波形に示すように、上記角度a°(例えば15°)だけ位相差を持った波形となる。   Here, in the reluctance motor according to the present embodiment, the arrangement phase of the salient poles 5b of the other individual rotor 5B is a rotation angle of a ° (for example, 15 °) with respect to the arrangement phase of the salient poles 5a of the one individual rotor 5A. As shown in the lower two waveforms of FIG. 3, the drive current of the first slot (first energization) and the drive current of the second slot (second energization) 15 °).

上記第1通電を一方の個別ステータ2Aのステータ巻線2bに通電される駆動電流、また第2通電を他方の個別ステータ2Bのステータ巻線2dに通電される駆動電流とした場合、一方の個別ステータ2Aのステータ巻線2bが発生する磁力に基づいて第1スロットと個別ロータ5Aの突極5aとの間に発生する吸引力によって、図3の最上段の波形に示す個別ロータ5Aに回転トルク(第1トルク)が発生し、他方の個別ステータ2Bのステータ巻線2dが発生する磁力に基づいて第2スロットと個別ロータ5Bの突極5cとの間に発生する吸引力によって、図3の上から2段目の波形に示す個別ロータ5Bに回転トルク(第2トルク)が発生する。   When the first current is a drive current supplied to the stator winding 2b of one individual stator 2A and the second current is a drive current supplied to the stator winding 2d of the other individual stator 2B, one individual current is used. The attraction force generated between the first slot and the salient pole 5a of the individual rotor 5A based on the magnetic force generated by the stator winding 2b of the stator 2A causes the individual rotor 5A shown in the uppermost waveform in FIG. (First torque) is generated, and the attracting force generated between the second slot and the salient pole 5c of the individual rotor 5B based on the magnetic force generated by the stator winding 2d of the other individual stator 2B, as shown in FIG. A rotating torque (second torque) is generated in the individual rotor 5B shown in the second waveform from the top.

すなわち、第1トルクと第2トルクの各波形は、図示するように徐々に増加した後に徐々に減少する増加減少波形となるが、相互にa°(例えば15°)の位相差を持つ。そして、一方の個別ロータ5Aと他方の個別ロータ5Bとは何れも回転軸4に固定されている。図3(a)のトルク波形の破線は定電流を与えた時のトルク波形で、実線は第1通電、第2通電を与えた時の波形であり、回転軸4に発生する回転トルク(モータトルク)は、第1トルクと第2トルクとを合計したものとなる。   That is, the waveforms of the first torque and the second torque are increased / decreased waveforms which gradually increase and then gradually decrease as shown in the figure, but have a phase difference of a ° (for example, 15 °) with each other. Each of the individual rotor 5A and the other individual rotor 5B is fixed to the rotating shaft 4. The broken line of the torque waveform in FIG. 3A is a torque waveform when a constant current is applied, and the solid line is a waveform when the first and second energizations are applied. Torque) is the sum of the first torque and the second torque.

このような本実施形態によれば、同一構成の2つの個別ステータ2A、2Bと突極5a、5bの配列位相が角度a°(例えば15°)だけ異なる2つの個別ロータ5A、5Bを少なくとも備えるので、第1トルクと第2トルクに位相差が生じる。したがって、本実施形態によれば、位相差を有する第1トルクと第2トルクによって、モータトルクのトルクリップルを従来よりも低減することが可能である。   According to this embodiment, at least two individual rotors 5A and 5B in which the arrangement phases of the two individual stators 2A and 2B having the same configuration and the salient poles 5a and 5b are different by an angle a ° (for example, 15 °) are provided. Therefore, a phase difference occurs between the first torque and the second torque. Therefore, according to the present embodiment, the torque ripple of the motor torque can be reduced as compared with the related art by the first torque and the second torque having a phase difference.

また、本実施形態によれば、モータケース1の内部には2つの個別ステータ2A、2Bに駆動電流を供給する駆動回路が2つの個別ステータ2A、2Bの一部を覆うように実装されている。したがって、本実施形態によれば、三相(U相、V相及びW相)のステータ巻線2b、2dの特性のばらつきを抑制することが可能であり、よって回転トルクの相間差を抑制することが可能である。   Further, according to the present embodiment, a drive circuit for supplying a drive current to the two individual stators 2A, 2B is mounted inside the motor case 1 so as to cover a part of the two individual stators 2A, 2B. . Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress variations in the characteristics of the three-phase (U-phase, V-phase, and W-phase) stator windings 2b, 2d, and thus to suppress a difference in rotational torque between phases. It is possible.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では、2つの個別ステータ2A、2Bと2つの個別ロータ5A、5Bとを備える構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。本実施形態の変形例として、例えば図4に示すような構成、つまり2つの個別ステータ2A、2Cと1つのロータ5Cとを備える構成が考えられる。2つの個別ステータ2A、2Cのうち、個別ステータ2Cは、ステータコア2eとステータ巻線(図示略)とを備えている。
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modified examples can be considered.
(1) In the above embodiment, the configuration including the two individual stators 2A and 2B and the two individual rotors 5A and 5B has been described, but the present invention is not limited to this. As a modified example of the present embodiment, for example, a configuration as shown in FIG. 4, that is, a configuration including two individual stators 2A and 2C and one rotor 5C can be considered. Of the two individual stators 2A and 2C, the individual stator 2C includes a stator core 2e and a stator winding (not shown).

このステータコア2eは、上述した個別ステータ2Aと同様に、円筒状のヨーク2e1の内側に所定ピッチで6つのティース2e2(極歯)が形成された磁性部品であり、圧粉コアあるいは積層鋼板によって形成されている。すなわち、個別ステータ2Cは、6つのスロットを備える。このような個別ステータ2Cは、回転軸4周りの6つのティース2e2つまりスロットの配列位相が個別ステータ2Aのティース2a2(つまりスロット)の配列位相に対して角度a°(例えば15°)だけずれている。   The stator core 2e is a magnetic component in which six teeth 2e2 (polar teeth) are formed at a predetermined pitch inside a cylindrical yoke 2e1 similarly to the individual stator 2A described above, and is formed by a dust core or a laminated steel plate. Have been. That is, the individual stator 2C includes six slots. In such an individual stator 2C, the arrangement phase of the six teeth 2e2 around the rotation axis 4, that is, the slots, is shifted from the arrangement phase of the teeth 2a2 (that is, the slots) of the individual stator 2A by an angle a ° (for example, 15 °). I have.

一方、1つのロータ5Cは4つの突極5cを備えるが、これら突極5cは、個別ステータ2Aの各スロット及び個別ステータ2Cの各スロットに対向するように回転軸4の軸方向において長尺状に形成されている。このような変形例の係るリラクタンスモータでは、個別ステータ2Aとの間でロータ5Cに発生する第1トルクと個別ステータ2Cとの間でロータ5Cに発生する第3トルクとの間に位相差が生じるので、モータトルクのトルクリップルを従来よりも抑制することが可能である。   On the other hand, one rotor 5C has four salient poles 5c, and these salient poles 5c are elongated in the axial direction of the rotating shaft 4 so as to face each slot of the individual stator 2A and each slot of the individual stator 2C. Is formed. In the reluctance motor according to such a modification, a phase difference occurs between the first torque generated in the rotor 5C with the individual stator 2A and the third torque generated in the rotor 5C with the individual stator 2C. Therefore, it is possible to suppress the torque ripple of the motor torque more than before.

すなわち、上述した実施形態に係るリラクタンスモータは、スロットの配列位相が同一な2つの個別ステータ2A、2Bと極歯の配列位相が角度a°(例えば15°)だけ異なる2つの個別ロータ5A、5Bとを組み合わせることによって、異なる位相関係の第1トルクと第2トルクとを発生させるものであるが、本変形例に係るリラクタンスモータは、スロットの配列位相が角度a°(例えば15°)だけ異なる2つの個別ステータ2A、2Bと極歯の配列位相が同一な2つの個別ロータ5A、5Bとを組み合わせることによって、異なる位相関係の第1トルクと第3トルクとを発生させるものである。   That is, in the reluctance motor according to the above-described embodiment, the two individual stators 2A and 2B having the same slot arrangement phase and the two individual rotors 5A and 5B differ in the arrangement phase of the pole teeth by an angle a ° (for example, 15 °). Are combined to generate the first torque and the second torque having different phase relationships. However, in the reluctance motor according to the present modification, the arrangement phases of the slots differ by an angle a ° (for example, 15 °). By combining the two individual stators 2A, 2B and the two individual rotors 5A, 5B having the same arrangement phase of the pole teeth, the first torque and the third torque having different phase relationships are generated.

(2)上記実施形態では、位相が異なる第1トルクと第2トルクあるいは位相が異なる第1トルクと第3トルクを組み合わせることによってモータトルクのトルクリップルを抑制したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、組み合わせるトルクの個数つまり個別ステータあるいは個別ロータの個数は、2つに限定されるものではなく、3以上であってもよい。 (2) In the above embodiment, the torque ripple of the motor torque is suppressed by combining the first torque and the second torque having different phases or the first torque and the third torque having different phases, but the present invention is not limited to this. . That is, the number of torques to be combined, that is, the number of individual stators or individual rotors is not limited to two, and may be three or more.

(3)上記実施形態では、図3に示したように三角波状の駆動電流をステータ巻線2b、2d等に給電したが、本発明はこれに限定されない。図3(b)の上段波形に示すように、例えば通常回転時には三角波状の駆動電流をステータ巻線2b、2d等に給電し、これに対して回転数が所定のしきい値以下の低回転時には、図3(b)の下段波形に示すような波形の駆動電流をステータ巻線2b、2d等に給電してもよい。 (3) In the above embodiment, the triangular drive current is supplied to the stator windings 2b, 2d and the like as shown in FIG. 3, but the present invention is not limited to this. As shown in the upper waveform of FIG. 3B, for example, during normal rotation, a triangular drive current is supplied to the stator windings 2b, 2d, etc., while the rotation speed is lower than a predetermined threshold value. At times, a drive current having a waveform as shown in the lower waveform of FIG. 3B may be supplied to the stator windings 2b, 2d and the like.

すなわち、駆動回路は、低回転時には、増加して所定値に到達すると、当該所定値を一定時間に亘って保持し、当該保持後に降下する波形の駆動電流を生成してリラクタンスモータに供給する。このような低回転用の駆動電流によれば、電流平坦部を有するので、当該電流平坦部を有しない三角波状の駆動電流よりもモータトルクのトルクリップルを抑制することが可能である。ただし、電流平坦部を有する駆動電流は、低回転時により効果を発揮するが、通常回転時に用いてもよい。   In other words, when the rotation speed is low, when the drive circuit increases and reaches a predetermined value, the drive circuit holds the predetermined value for a certain period of time, generates a drive current having a waveform falling after the hold, and supplies the drive current to the reluctance motor. According to such a low-rotation drive current, since the current has a current flat portion, it is possible to suppress the torque ripple of the motor torque more than a triangular-wave drive current having no current flat portion. It should be noted that the drive current having the current flat portion is more effective at the time of low rotation, but may be used at the time of normal rotation.

1 モータケース
2A、2B 個別ステータ
2a、2c ステータコア
2b、2d ステータ巻線
2a1、2c1 ヨーク
2a2、2c2 ティース
3 制御基板
4 回転軸
5A、5B 個別ロータ
6 バッテリ
7 バッテリ制御装置
8A〜8D 平滑コンデンサ
9A、9B 駆動トランジスタ
10A、10B ダイオード
11 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor case 2A, 2B Individual stator 2a, 2c Stator core 2b, 2d Stator winding 2a1, 2c1 Yoke 2a2, 2c2 Teeth 3 Control board 4 Rotating shaft 5A, 5B Individual rotor 6 Battery 7 Battery control device 8A-8D Smoothing capacitor 9A 9B Driving transistor 10A, 10B Diode 11 Control circuit

Claims (6)

回転軸と、
当該回転軸に装着され、複数の突極が形成されたロータと、
複数のスロットを備えるステータと、
前記ロータ及び前記ステータを収容するモータケースとを備え、
前記ロータの周方向における前記複数の突極の前記複数のスロットに対する配列位相は、前記回転軸の軸方向において多段に異なることを特徴とするリラクタンスモータ。
A rotation axis,
A rotor mounted on the rotating shaft and formed with a plurality of salient poles,
A stator having a plurality of slots;
A motor case that houses the rotor and the stator,
A reluctance motor, wherein the arrangement phases of the plurality of salient poles with respect to the plurality of slots in the circumferential direction of the rotor differ in multiple stages in the axial direction of the rotating shaft.
前記ロータは、軸方向に隣接する複数の個別ロータとして設けられ、
当該個別ロータに形成された前記複数の突極は、前記複数のスロットに対する配列位相が異なることを特徴とする請求項1に記載のリラクタンスモータ。
The rotor is provided as a plurality of individual rotors adjacent in the axial direction,
The reluctance motor according to claim 1, wherein the plurality of salient poles formed on the individual rotor have different arrangement phases with respect to the plurality of slots.
前記ステータは、軸方向に隣接する複数の個別ステータとして設けられ、
当該個別ステータに備えられた前記複数のスロットは、前記複数の突極に対する配列位相が異なることを特徴とする請求項1に記載のリラクタンスモータ。
The stator is provided as a plurality of individual stators adjacent in the axial direction,
2. The reluctance motor according to claim 1, wherein the plurality of slots provided in the individual stator have different arrangement phases with respect to the plurality of salient poles. 3.
前記個別ロータあるいは前記個別ステータの個数は2個であることを特徴とする請求項2または3に記載のリラクタンスモータ。   4. The reluctance motor according to claim 2, wherein the number of the individual rotors or the individual stators is two. 前記モータケースの内部には前記ステータに駆動電流を供給する駆動回路が前記ステータの一部を覆うように実装されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のリラクタンスモータ。   The reluctance according to any one of claims 1 to 4, wherein a drive circuit that supplies a drive current to the stator is mounted inside the motor case so as to cover a part of the stator. motor. 前記駆動回路は、増加して所定値に到達すると、当該所定値を一定時間に亘って保持する前記駆動電流を生成することを特徴とする請求項5に記載のリラクタンスモータ。   The reluctance motor according to claim 5, wherein when the drive circuit increases and reaches a predetermined value, the drive circuit generates the drive current that holds the predetermined value for a predetermined time.
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