JP2021164351A

JP2021164351A - Switched reluctance motor

Info

Publication number: JP2021164351A
Application number: JP2020066449A
Authority: JP
Inventors: 将人小澤; Masahito Ozawa
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2020-04-02
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2021-10-11

Abstract

To provide a switched reluctance motor capable of continuing an operation in the occurrence of defect.SOLUTION: A switched reluctance motor comprises: a motor part (100) having a stator (110) having a projection pole (111), a rotor (120) having a projection pole (121), and a winding (112) with a plurality of phases, wound to the projection pole (111) of the stator (110); a switching part (300) supplying an excitation current to the winding (112) with the plurality of phases by conducting a switching element (SW); and a control part (200) controlling a conduction state of the switching element (SW). Each winding is structured by including a first winding (112u1, 112v1, and 112w1), and a second winding (112u2, 112v2, and 112w2). The control part (200) controls a mode supplying the excitation current to both of the first winding (112u1, 112v1, and 112w1) and the second winding (112u2, 112v2, and 112w2) in each phase and a mode supplying the excitation current to each of them.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、スイッチトリラクタンスモータに関し、特に、不具合発生時にも動作を継続することができる冗長系を備えたスイッチトリラクタンスモータに関する。 The present invention relates to a switched reluctance motor, and more particularly to a switched reluctance motor provided with a redundant system capable of continuing operation even when a defect occurs.

永久磁石を使用せず、対向する複数の突極をそれぞれ備えたステータおよびロータと、ステータの突極に巻回された巻線とを備えたスイッチトリラクタンスモータが知られている。このスイッチトリラクタンスモータは、巻線に流す励磁電流の相パターンを制御することにより、ステータとロータのそれぞれの突極間に生じる磁気吸引力によってロータを回転させる。この種のスイッチトリラクタンスモータは、特許文献１に記載されている。 A switched reluctance motor is known that does not use a permanent magnet and has a stator and a rotor having a plurality of opposing salient poles, respectively, and a winding wound around the salient poles of the stator. This switched reluctance motor controls the phase pattern of the exciting current flowing through the winding to rotate the rotor by the magnetic attraction generated between the salient poles of the stator and the rotor. This type of switched reluctance motor is described in Patent Document 1.

特開２０１７−１７５８３号公報JP-A-2017-17583

上記の特許文献１には、スイッチの切り替えにより、複数の巻線を並列接続と直列接続のいずれかで使用することが提案されている。 The above-mentioned Patent Document 1 proposes to use a plurality of windings in either parallel connection or series connection by switching a switch.

しかし、上記の特許文献１は、巻線を並列接続と直列接続との一方に切り替えることを概念的に示すだけであり、モータの突極における巻線の設け方、及びスイッチング回路の具体的な構成は一切開示されていない。 However, the above-mentioned Patent Document 1 only conceptually shows that the winding is switched to one of parallel connection and series connection, and the method of providing the winding at the salient pole of the motor and the specific specification of the switching circuit. No configuration is disclosed.

ところで、スイッチトリラクタンスモータの用途によっては、不具合が発生した場合に完全に機能停止することなく、動作を継続できることが要求される場合がある。しかし、不具合発生時であっても動作継続可能なスイッチトリラクタンスモータは存在していなかった。 By the way, depending on the application of the switched reluctance motor, it may be required that the operation can be continued without completely stopping the function when a malfunction occurs. However, there was no switched reluctance motor that could continue to operate even when a problem occurred.

本発明は、不具合発生時に動作を継続することができるスイッチトリラクタンスモータを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a switched reluctance motor capable of continuing operation when a defect occurs.

（１）この発明に係るスイッチトリラクタンスモータは、突極を有するステータ、ステータの突極の極数とは異なる極数の突極を有する回転可能なロータ、及びステータの突極に巻回された複数相の巻線を備えるモータ部と、スイッチング素子の導通により複数相の巻線に励磁電流を供給するスイッチング部と、スイッチング素子の導通状態を制御する制御部と、を備え、複数相の巻線のそれぞれは、第１巻線と第２巻線とを備えて構成され、制御部は、スイッチング素子の導通により各相の第１巻線と第２巻線とを直列接続し、直列接続された第１巻線と第２巻線とに励磁電流を供給する第１モードと、スイッチング素子の導通により各相の第１巻線と第２巻線とを並列接続した状態にして、第１巻線と第２巻線とのそれぞれに励磁電流を供給する第２モードと、スイッチング素子の導通により各相の第１巻線と第２巻線とのいずれか一方に励磁電流を供給する第３モードと、のいずれかのモードとなるようにスイッチング部を制御する。 (1) The switch trilatance motor according to the present invention is wound around a stator having salient poles, a rotatable rotor having a salient pole having a number of poles different from the salient poles of the stator, and a salient pole of the stator. A multi-phase motor unit including a motor unit having a multi-phase winding, a switching unit that supplies an exciting current to the multi-phase winding by conduction of the switching element, and a control unit that controls the conduction state of the switching element. Each of the windings includes a first winding and a second winding, and the control unit connects the first winding and the second winding of each phase in series by the conduction of the switching element, and in series. The first mode that supplies the exciting current to the connected first winding and the second winding, and the first winding and the second winding of each phase are connected in parallel by the conduction of the switching element. The exciting current is supplied to either the first winding or the second winding of each phase by the conduction of the switching element and the second mode in which the exciting current is supplied to each of the first winding and the second winding. The switching unit is controlled so as to be in one of the third mode and the mode.

（２）この発明に係るスイッチトリラクタンスモータにおいて、制御部は、スイッチング素子のいずれかに不具合が生じた場合、不具合を生じていないスイッチング素子を導通させ、第３モードとして第１巻線と第２巻線とのいずれか一方に対して励磁電流を供給する。 (2) In the switched reluctance motor according to the present invention, when a defect occurs in any of the switching elements, the control unit conducts the switching element in which the malfunction has not occurred, and sets the first winding and the first winding as the third mode. An exciting current is supplied to either one of the two windings.

（３）この発明に係るスイッチトリラクタンスモータにおいて、不具合が発生しない通常時は、必要なトルクに応じて、低励磁電流の第１モードと高励磁電流の第２モードとを切り替えるようにスイッチング部を制御する。 (3) In the switched reluctance motor according to the present invention, in the normal state where no trouble occurs, the switching unit switches between the first mode of the low excitation current and the second mode of the high excitation current according to the required torque. To control.

この発明によれば、スイッチトリラクタンスモータは不具合発生時に動作を継続することができる。 According to the present invention, the switched reluctance motor can continue to operate when a failure occurs.

実施の形態１におけるスイッチトリラクタンスモータの構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the switched reluctance motor in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるスイッチング部の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the switching part in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるスイッチング素子の導通状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conduction state of the switching element in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるスイッチング素子の導通状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conduction state of the switching element in Embodiment 1. FIG. 実施の形態１におけるスイッチング素子の導通状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conduction state of the switching element in Embodiment 1. FIG. 実施の形態２におけるスイッチング部の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the switching part in Embodiment 2. FIG. 実施の形態２におけるスイッチング部の導通状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conduction state of the switching part in Embodiment 2. FIG. 実施の形態２におけるスイッチング部の導通状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conduction state of the switching part in Embodiment 2. FIG. 実施の形態２におけるスイッチング部の導通状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the conduction state of the switching part in Embodiment 2. FIG.

以下、スイッチトリラクタンスモータの実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一部分には同一符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the switched reluctance motor will be described with reference to the drawings. In each figure, the same parts are designated by the same reference numerals.

実施の形態１．
はじめに、実施の形態１において、スイッチトリラクタンスモータの基本的な構成について、図１を参照して説明する。 Embodiment 1.
First, in the first embodiment, the basic configuration of the switched reluctance motor will be described with reference to FIG.

［スイッチトリラクタンスモータの構成］
図１は、実施の形態１におけるスイッチトリラクタンスモータ１の構成を示す構成図である。図１において、スイッチトリラクタンスモータ１は、主に、モータ部１００と、制御部２００と、スイッチング部３００とを備えている。このスイッチトリラクタンスモータ１は、電源４００から電力の供給を受けている。 [Switched reluctance motor configuration]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a switched reluctance motor 1 according to the first embodiment. In FIG. 1, the switched reluctance motor 1 mainly includes a motor unit 100, a control unit 200, and a switching unit 300. The switched reluctance motor 1 receives electric power from the power source 400.

モータ部１００は、主に、固定状態のステータ１１０と、回転可能なロータ１２０とを備えている。 The motor unit 100 mainly includes a stator 110 in a fixed state and a rotor 120 that can rotate.

ステータ１１０には、ロータ１２０に向かって複数の突極１１１が設けられている。ロータ１２０には、ステータ１１０に向かって複数の突極１２１が設けられている。ステータ１１０の突極１１１とロータ１２０の突極１２１とは異なる極数で構成されている。図１では、ステータ１１０に６極の突極１１１が設けられ、ロータ１２０に４極の突極１２１が設けられている。 The stator 110 is provided with a plurality of salient poles 111 toward the rotor 120. The rotor 120 is provided with a plurality of salient poles 121 toward the stator 110. The salient poles 111 of the stator 110 and the salient poles 121 of the rotor 120 are configured to have different numbers of poles. In FIG. 1, the stator 110 is provided with a 6-pole salient pole 111, and the rotor 120 is provided with a 4-pole salient pole 121.

ステータ１１０の複数の突極１１１には、巻線１１２として、複数相ｕｖｗそれぞれの巻線１１２ｕ，１１２ｖ，１１２ｗが巻回されている。 Windings 112u, 112v, 112w of the plurality of phases uvw are wound around the plurality of salient poles 111 of the stator 110 as windings 112.

ｕ相の巻線１１２ｕは、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とにより構成されている。ｖ相の巻線１１２ｖは、第１巻線１１２ｖ１と第２巻線１１２ｖ２とにより構成されている。ｗ相の巻線１１２ｗは、第１巻線１１２ｗ１と第２巻線１１２ｗ２とにより構成されている。 The u-phase winding 112u is composed of a first winding 112u1 and a second winding 112u2. The v-phase winding 112v is composed of a first winding 112v1 and a second winding 112v2. The w-phase winding 112w is composed of a first winding 112w1 and a second winding 112w2.

図１に示されるモータ部１００は、ロータ１２０がステータ１１０の内側に位置するインナーロータ型であるが、この型式に限定されるものではない。図示しないが、ロータ１２０がステータ１１０の外側に位置するアウターロータ型の構成であってもよい。 The motor unit 100 shown in FIG. 1 is an inner rotor type in which the rotor 120 is located inside the stator 110, but is not limited to this type. Although not shown, the rotor 120 may have an outer rotor type configuration located outside the stator 110.

制御部２００は、モータ部１００の回転状態を検知するセンサ１３０の検知結果を参照し、スイッチング部３００に設けられたスイッチング素子ＳＷの導通状態を制御することにより、励磁電流の相を切り替える。 The control unit 200 switches the exciting current phase by referring to the detection result of the sensor 130 that detects the rotational state of the motor unit 100 and controlling the conduction state of the switching element SW provided in the switching unit 300.

制御部２００は、スイッチング部３００に設けられたスイッチング素子ＳＷの導通状態を制御することにより、励磁電流のモードを切り替える。すなわち、制御部２００は、各相の第１巻線と第２巻線とを直列接続状態にして各相の第１巻線と第２巻線とに励磁電流を供給する第１モードと、各相の第１巻線と第２巻線とを並列接続状態にして第１巻線と第２巻線とのそれぞれに励磁電流を供給する第２モードと、各相の第１巻線と第２巻線とのいずれか一方に励磁電流を供給する第３モードとの、いずれかのモードに励磁電流を切り替える。 The control unit 200 switches the exciting current mode by controlling the conduction state of the switching element SW provided in the switching unit 300. That is, the control unit 200 has a first mode in which the first winding and the second winding of each phase are connected in series and an exciting current is supplied to the first winding and the second winding of each phase. The second mode in which the first winding and the second winding of each phase are connected in parallel and the exciting current is supplied to each of the first winding and the second winding, and the first winding of each phase The exciting current is switched to either mode of the third mode in which the exciting current is supplied to either one of the second windings.

スイッチング部３００には、ｕ相のスイッチング回路３００ｕ、ｖ相のスイッチング回路３００ｖ、及びｗ相のスイッチング回路３００ｗが設けられている。そして、励磁電流を切り替えるスイッチング素子ＳＷとして、スイッチング回路３００ｕには複数のスイッチング素子ＳＷｕ１〜ＳＷｕ５が設けられ、スイッチング回路３００ｖには複数のスイッチング素子ＳＷｖ１〜ＳＷｖ５が設けられ、スイッチング回路３００ｗには複数のスイッチング素子ＳＷｗ１〜ＳＷｗ５が設けられている。これにより、スイッチング部３００は、３相交流の励磁電流をモータ部１００に供給する。 The switching unit 300 is provided with a u-phase switching circuit 300u, a v-phase switching circuit 300v, and a w-phase switching circuit 300w. As the switching element SW for switching the exciting current, the switching circuit 300u is provided with a plurality of switching elements SWu1 to SWu5, the switching circuit 300v is provided with a plurality of switching elements SWv1 to SWv5, and the switching circuit 300w is provided with a plurality of switching elements SWv1 to SWv5. Switching elements SWw1 to SWw5 are provided. As a result, the switching unit 300 supplies the exciting current of the three-phase alternating current to the motor unit 100.

以下、スイッチング部３００の構成について、図２を参照して詳細に説明する。図２は、実施の形態１におけるスイッチング部３００の構成を示す構成図である。なお、図２において、各スイッチング素子ＳＷｕ１〜ＳＷｕ５と第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２との対応関係を分かりやすく説明するため、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とをスイッチング回路３００ｕの内部に記載している。 Hereinafter, the configuration of the switching unit 300 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the switching unit 300 according to the first embodiment. In FIG. 2, in order to explain in an easy-to-understand manner the correspondence between the switching elements SWu1 to SWu5, the first winding 112u1, and the second winding 112u2, the first winding 112u1 and the second winding 112u2 are switched by a switching circuit. It is described inside 300u.

図２において、ｕ相のスイッチング回路３００ｕの回路構成のみを詳細に示すが、ｖ相のスイッチング回路３００ｖ、及びｗ相のスイッチング回路３００ｗも同一の回路構成である。 Although only the circuit configuration of the u-phase switching circuit 300u is shown in detail in FIG. 2, the v-phase switching circuit 300v and the w-phase switching circuit 300w also have the same circuit configuration.

図２に示すように、スイッチング回路３００ｕには、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１と、第２のスイッチング素子ＳＷｕ２と、第３のスイッチング素子ＳＷｕ３と、第４のスイッチング素子ＳＷｕ４と、第５のスイッチング素子ＳＷｕ５と、ダイオードＤｕ１〜Ｄｕ４とが設けられている。 As shown in FIG. 2, the switching circuit 300u includes a first switching element SWu1, a second switching element SWu2, a third switching element SWu3, a fourth switching element SWu4, and a fifth switching element. SWu5 and diodes Du1 to Du4 are provided.

ここで、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１は、電源４００の一方の極と第１巻線１１２ｕ１の一端との間に設けられている。第２のスイッチング素子ＳＷｕ２は、電源４００の他方の極と第１巻線１１２ｕ１の他端との間に設けられている。第３のスイッチング素子ＳＷｕ３は、電源４００の一方の極と第２巻線１１２ｕ２の一端との間に設けられている。第４のスイッチング素子ＳＷｕ４は、電源４００の他方の極と第２巻線１１２ｕ２の他端との間に設けられている。第５のスイッチング素子ＳＷｕ５は、第１巻線１１２ｕ１の他端と第２巻線１１２ｕ２の一端との間に設けられている。 Here, the first switching element SWu1 is provided between one pole of the power supply 400 and one end of the first winding 112u1. The second switching element SWu2 is provided between the other pole of the power supply 400 and the other end of the first winding 112u1. The third switching element SWu3 is provided between one pole of the power supply 400 and one end of the second winding 112u2. The fourth switching element SWu4 is provided between the other pole of the power supply 400 and the other end of the second winding 112u2. The fifth switching element SWu5 is provided between the other end of the first winding 112u1 and one end of the second winding 112u2.

電源４００の一方の極は正極であり、他方の極は負極である。ダイオードＤｕ１〜Ｄｕ４は、逆起電力を環流する位置に、フリーホイールダイオードとして設けられている。 One pole of the power supply 400 is a positive electrode and the other pole is a negative electrode. The diodes Du1 to Du4 are provided as freewheel diodes at positions where the counter electromotive force is recirculated.

［スイッチトリラクタンスモータの励磁電流］
次に、図３〜図５を参照して、スイッチング部３００におけるスイッチング素子の導通と励磁電流との関係を説明する。図３〜図５は、実施の形態１におけるスイッチング素子の導通状態を示す説明図である。ここでは、ｕ相のスイッチング回路３００ｕを具体例にしてスイッチング素子の導通と励磁電流との関係を説明するが、スイッチング回路３００ｖと３００ｗにおいても同様の動作が可能である。また、図３〜５において、各スイッチング素子ＳＷｕ１〜ＳＷｕ５と第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２との対応関係を分かりやすく説明するため、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とをスイッチング回路３００ｕの内部に記載している。 [Excitation current of switched reluctance motor]
Next, with reference to FIGS. 3 to 5, the relationship between the conduction of the switching element in the switching unit 300 and the exciting current will be described. 3 to 5 are explanatory views showing a conduction state of the switching element according to the first embodiment. Here, the relationship between the conduction of the switching element and the exciting current will be described by taking the u-phase switching circuit 300u as a specific example, but the same operation is possible in the switching circuits 300v and 300w. Further, in FIGS. 3 to 5, in order to explain in an easy-to-understand manner the correspondence between the switching elements SWu1 to SWu5, the first winding 112u1, and the second winding 112u2, the first winding 112u1 and the second winding 112u2 are shown. It is described inside the switching circuit 300u.

図３を参照して、第１モードの制御を説明する。制御部２００の制御により、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１と第４のスイッチング素子ＳＷｕ４と第５のスイッチング素子ＳＷｕ５とが導通状態になり、第２のスイッチング素子ＳＷｕ２と第３のスイッチング素子ＳＷｕ３とが非導通状態になると、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とが直列接続された状態になる。以上のように、第１モードの制御では、直列接続された状態の第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とに、図３中に破線で示す共通の励磁電流Ｉｕが流れる。 The control of the first mode will be described with reference to FIG. Under the control of the control unit 200, the first switching element SWu1, the fourth switching element SWu4, and the fifth switching element SWu5 are brought into a conductive state, and the second switching element SWu2 and the third switching element SWu3 are not. In the conductive state, the first winding 112u1 and the second winding 112u2 are connected in series. As described above, in the control of the first mode, the common exciting current Iu shown by the broken line in FIG. 3 flows through the first winding 112u1 and the second winding 112u2 in the state of being connected in series.

図４を参照して、第２モードの制御を説明する。制御部２００の制御により、第５のスイッチング素子ＳＷｕ５が非導通状態になり、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１〜第４のスイッチング素子ＳＷｕ４が導通状態になると、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とが並列接続された状態になる。以上のように、第２モードの制御では、並列接続された状態の第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とに、図４中に破線で示す励磁電流Ｉｕ１と励磁電流Ｉｕ２とが流れる。 The control of the second mode will be described with reference to FIG. When the fifth switching element SWu5 becomes a non-conducting state and the first switching elements SWu1 to the fourth switching element SWu4 become a conductive state by the control of the control unit 200, the first winding 112u1 and the second winding 112u2 And are connected in parallel. As described above, in the control of the second mode, the exciting current Iu1 and the exciting current Iu2 shown by the broken lines in FIG. 4 flow through the first winding 112u1 and the second winding 112u2 in the state of being connected in parallel.

図５を参照して、第３モードの制御を説明する。制御部２００の制御により、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１と第２のスイッチング素子ＳＷｕ２と第５のスイッチング素子ＳＷｕ５とが非導通状態になり、第３のスイッチング素子ＳＷｕ３と第４のスイッチング素子ＳＷｕ４のみが導通状態になると、図５中に破線で示す励磁電流Ｉｕ２が、第２巻線１１２ｕ２のみに流れる。 The control of the third mode will be described with reference to FIG. By the control of the control unit 200, the first switching element SWu1, the second switching element SWu2, and the fifth switching element SWu5 are in a non-conducting state, and only the third switching element SWu3 and the fourth switching element SWu4 are in a non-conducting state. When the conduction state is reached, the exciting current Iu2 shown by the broken line in FIG. 5 flows only in the second winding 112u2.

また、図５には示されていないが、制御部２００の制御により、第３のスイッチング素子ＳＷｕ３と第４のスイッチング素子ＳＷｕ４と第５のスイッチング素子ＳＷｕ５が非導通状態になり、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１と第２のスイッチング素子ＳＷｕ２のみが導通状態になると、第１巻線１１２ｕ１のみに励磁電流Ｉｕ１が流れる。以上のように、第３モードでは、各スイッチング素子と複数の巻線とが冗長系として作用しており、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２との一方のみに励磁電流が流れる。 Further, although not shown in FIG. 5, under the control of the control unit 200, the third switching element SWu3, the fourth switching element SWu4, and the fifth switching element SWu5 are brought into a non-conducting state, and the first switching is performed. When only the element SWu1 and the second switching element SWu2 are in a conductive state, the exciting current Iu1 flows only in the first winding 112u1. As described above, in the third mode, each switching element and the plurality of windings act as a redundant system, and the exciting current flows only in one of the first winding 112u1 and the second winding 112u2.

以上の第１モード、第２モード、及び第３モードの違いを以下に説明する。
第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とが並列接続された状態の第２モードの励磁電流Ｉｕ１，Ｉｕ２は、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とが直列接続された状態の第１モードの励磁電流Ｉｕより大きい。よって、第２モードにおいて、モータ部１００は、第１モードよりも高いトルクを発生することができる。一方、第１モードは、モータ部１００が低トルクの駆動で良い場合に、第２モードよりも低励磁電流とすることができ、省電力を実現できる。 The differences between the first mode, the second mode, and the third mode will be described below.
The exciting currents Iu1 and Iu2 in the second mode in which the first winding 112u1 and the second winding 112u2 are connected in parallel are the first in a state where the first winding 112u1 and the second winding 112u2 are connected in series. It is larger than the exciting current Iu in one mode. Therefore, in the second mode, the motor unit 100 can generate a higher torque than in the first mode. On the other hand, in the first mode, when the motor unit 100 can be driven with a low torque, the exciting current can be made lower than that in the second mode, and power saving can be realized.

従って、制御部２００は、スイッチトリラクタンスモータ１の使用状況に基づいて低負荷であるか高負荷であるかを判断し、低負荷である場合には以上の第１モードをｕｖｗの３相全体で選択し、高負荷である場合には上記の第２モードをｕｖｗの３相全体で選択し、スイッチング部３００からモータ部１００に励磁電流を供給するように制御する。 Therefore, the control unit 200 determines whether the load is low or high based on the usage status of the switched reluctance motor 1, and if the load is low, the above first mode is set to the entire three phases of uvw. When the load is high, the above-mentioned second mode is selected for all three phases of uvw, and the switching unit 300 controls to supply the exciting current to the motor unit 100.

また、制御部２００は、スイッチング素子のいずれかに不具合が生じた場合、第３モードとして、不具合を生じていない正常なスイッチング素子を選択して導通状態に制御し、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とのいずれか一方に対して励磁電流を供給する。これにより、不具合発生時にもスイッチトリラクタンスモータ１は動作を継続することができる。従って、制御部２００は、スイッチトリラクタンスモータ１のスイッチング部３００に何らかの不具合が生じた場合、以上の第３モードをｕｖｗの３相全体で選択し、スイッチング部３００からモータ部１００に第３モードの励磁電流を供給するように制御する。 Further, when a defect occurs in any of the switching elements, the control unit 200 selects a normal switching element having no defect as the third mode and controls the conduction state, and the first winding 112u1 and the first winding 112u1 The exciting current is supplied to either one of the two windings 112u2. As a result, the switched reluctance motor 1 can continue to operate even when a problem occurs. Therefore, when the switching unit 300 of the switched reluctance motor 1 has some trouble, the control unit 200 selects the above third mode for all three phases of uvw, and the switching unit 300 changes the motor unit 100 to the third mode. It is controlled to supply the exciting current of.

実施の形態２．
次に、実施の形態２におけるスイッチング部３００の構成について、図６を参照して説明する。図６は、実施の形態２におけるスイッチング部３００の構成を示す構成図である。図６に示すスイッチング部３００内の各部の構成について、図２に示したスイッチング部３００と同一物には同一符号を付すことで、重複した説明を省略し、異なる部分について説明する。 Embodiment 2.
Next, the configuration of the switching unit 300 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a configuration diagram showing the configuration of the switching unit 300 according to the second embodiment. Regarding the configuration of each part in the switching part 300 shown in FIG. 6, by assigning the same reference numerals to the same parts as those shown in FIG. 2, duplicate description will be omitted, and different parts will be described.

図６に示すスイッチング部３００には、ｕ相のスイッチング回路３０１ｕ、ｖ相のスイッチング回路３００ｖ、及びｗ相のスイッチング回路３００ｗが設けられている。これにより、スイッチング部３００は、３相交流の励磁電流をモータ部１００に供給する。 The switching unit 300 shown in FIG. 6 is provided with a u-phase switching circuit 301u, a v-phase switching circuit 300v, and a w-phase switching circuit 300w. As a result, the switching unit 300 supplies the exciting current of the three-phase alternating current to the motor unit 100.

ここでは、ｕ相のスイッチング回路３０１ｕを具体例にしてスイッチング素子の導通と励磁電流との関係を説明するが、スイッチング回路３０１ｖと３０１ｗにおいても同様の動作が可能である。なお、図６において、各スイッチング素子ＳＷｕ１〜ＳＷｕ５と第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２との対応関係を分かりやすく説明するため、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とをスイッチング回路３０１ｕの内部に記載している。 Here, the relationship between the conduction of the switching element and the exciting current will be described by taking the u-phase switching circuit 301u as a specific example, but the same operation can be performed in the switching circuits 301v and 301w. In FIG. 6, in order to explain in an easy-to-understand manner the correspondence between the switching elements SWu1 to SWu5, the first winding 112u1, and the second winding 112u2, the first winding 112u1 and the second winding 112u2 are switched by a switching circuit. It is described inside 301u.

スイッチング回路３０１ｕには、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１と、第２のスイッチング素子ＳＷｕ２と、第３のスイッチング素子ＳＷｕ３と、第４のスイッチング素子ＳＷｕ４と、第５のスイッチング素子ＳＷｕ５と、ダイオードＤｕ１〜Ｄｕ２とが設けられている。 The switching circuit 301u includes a first switching element SWu1, a second switching element SWu2, a third switching element SWu3, a fourth switching element SWu4, a fifth switching element SWu5, and diodes Du1 to Du2. And are provided.

ここで、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１は、一端が電源４００の一方の極に接続され、他端が第１巻線１１２ｕ１の一端に接続されている。第２のスイッチング素子ＳＷｕ２は、一端が第１巻線１１２ｕ１の他端に接続され、他端が第３のスイッチング素子ＳＷｕ３の一端とに接続されている。第３のスイッチング素子ＳＷｕ３は、一端が第２のスイッチング素子ＳＷｕ２の他端に接続され、他端が電源４００の他方の極に接続されている。 Here, one end of the first switching element SWu1 is connected to one pole of the power supply 400, and the other end is connected to one end of the first winding 112u1. One end of the second switching element SWu2 is connected to the other end of the first winding 112u1, and the other end is connected to one end of the third switching element SWu3. One end of the third switching element SWu3 is connected to the other end of the second switching element SWu2, and the other end is connected to the other pole of the power supply 400.

第４のスイッチング素子ＳＷｕ４は、一端が第１のスイッチング素子ＳＷｕ１の他端と第１巻線１１２ｕ１の一端とに接続され、他端が第２巻線１１２ｕ２の一端に接続されている。第５のスイッチング素子ＳＷｕ５は、一端が第１巻線１１２ｕ１の他端と第２のスイッチング素子ＳＷｕ２の一端とに接続され、他端が第２巻線１１２ｕ２の一端と第４のスイッチング素子ＳＷｕ４の他端とに接続されている。 One end of the fourth switching element SWu4 is connected to the other end of the first switching element SWu1 and one end of the first winding 112u1, and the other end is connected to one end of the second winding 112u2. One end of the fifth switching element SWu5 is connected to the other end of the first winding 112u1 and one end of the second switching element SWu2, and the other end of the second winding 112u2 and the fourth switching element SWu4. It is connected to the other end.

電源４００の一方の極は正極であり、他方の極は負極である。ダイオードＤｕ１〜Ｄｕ２は、フリーホイールダイオードとして、逆起電力を環流する位置に設けられている。 One pole of the power supply 400 is a positive electrode and the other pole is a negative electrode. The diodes Du1 and Du2 are provided as freewheel diodes at positions where counter electromotive force is recirculated.

次に、図７〜図９を参照して、スイッチング部３００のスイッチング素子の導通と励磁電流との関係を説明する。図７〜図９は、実施の形態２におけるスイッチング部３００の導通状態を示す説明図である。 Next, the relationship between the conduction of the switching element of the switching unit 300 and the exciting current will be described with reference to FIGS. 7 to 9. 7 to 9 are explanatory views showing a conduction state of the switching unit 300 in the second embodiment.

ここでは、ｕ相のスイッチング回路３０１ｕを具体例にしてスイッチング素子の導通と励磁電流との関係を説明するが、スイッチング回路３０１ｖと３０１ｗにおいても同様の動作が可能である。なお、図７〜９において、各スイッチング素子ＳＷｕ１〜ＳＷｕ５と第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２との対応関係を分かりやすく説明するため、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とをスイッチング回路３０１ｕの内部に記載している。 Here, the relationship between the conduction of the switching element and the exciting current will be described by taking the u-phase switching circuit 301u as a specific example, but the same operation can be performed in the switching circuits 301v and 301w. In FIGS. 7 to 9, in order to explain in an easy-to-understand manner the correspondence between the switching elements SWu1 to SWu5, the first winding 112u1, and the second winding 112u2, the first winding 112u1 and the second winding 112u2 are shown. It is described inside the switching circuit 301u.

図７を参照して、第１モードの制御を説明する。
制御部２００の制御により、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１と第３のスイッチング素子ＳＷｕ３と第５のスイッチング素子ＳＷｕ５とが導通状態になり、第２のスイッチング素子ＳＷｕ２と第４のスイッチング素子ＳＷｕ４とが非導通状態になると、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とが直列接続された状態になる。以上のように、第１モードの制御では、直列接続された状態の第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とに、図７中に破線で示す共通の励磁電流Ｉｕが流れる。 The control of the first mode will be described with reference to FIG. 7.
Under the control of the control unit 200, the first switching element SWu1, the third switching element SWu3, and the fifth switching element SWu5 are brought into a conductive state, and the second switching element SWu2 and the fourth switching element SWu4 are not. In the conductive state, the first winding 112u1 and the second winding 112u2 are connected in series. As described above, in the control of the first mode, the common exciting current Iu shown by the broken line in FIG. 7 flows through the first winding 112u1 and the second winding 112u2 in the state of being connected in series.

図８を参照して、第２モードの制御を説明する。制御部２００の制御により、第５のスイッチング素子ＳＷｕ５が非導通状態になり、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１〜第４のスイッチング素子ＳＷｕ４が導通状態になると、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とが並列接続された状態になる。以上のように、第２モードの制御では、並列接続された状態の第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２とに、図８中に破線で示す励磁電流Ｉｕ１と励磁電流Ｉｕ２とが流れる。 The control of the second mode will be described with reference to FIG. When the fifth switching element SWu5 becomes a non-conducting state and the first switching elements SWu1 to the fourth switching element SWu4 become a conductive state by the control of the control unit 200, the first winding 112u1 and the second winding 112u2 And are connected in parallel. As described above, in the control of the second mode, the exciting current Iu1 and the exciting current Iu2 shown by the broken lines in FIG. 8 flow through the first winding 112u1 and the second winding 112u2 in the state of being connected in parallel.

図９を参照して、第３モードの制御を説明する。制御部２００の制御により、第２のスイッチング素子ＳＷｕ２と第５のスイッチング素子ＳＷｕ５とが非導通状態になり、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１と第３のスイッチング素子ＳＷｕ３と第４のスイッチング素子ＳＷｕ４のみが導通状態になると、図９中に破線で示す励磁電流Ｉｕ２が、第２巻線１１２ｕ２のみに流れる。 The control of the third mode will be described with reference to FIG. Under the control of the control unit 200, the second switching element SWu2 and the fifth switching element SWu5 are brought into a non-conducting state, and only the first switching element SWu1, the third switching element SWu3, and the fourth switching element SWu4 become non-conducting. When the conduction state is reached, the exciting current Iu2 shown by the broken line in FIG. 9 flows only in the second winding 112u2.

また、図９には示されていないが、制御部２００の制御により、第２のスイッチング素子ＳＷｕ２と第５のスイッチング素子ＳＷｕ５が非導通状態になり、第１のスイッチング素子ＳＷｕ１と第３のスイッチング素子ＳＷｕ３と第４のスイッチング素子ＳＷｕ４のみが導通状態になると、第１巻線１１２ｕ１のみに励磁電流Ｉｕ１が流れる。以上のように、第３モードでは、各スイッチング素子と複数の巻線とが冗長系として作用しており、第１巻線１１２ｕ１と第２巻線１１２ｕ２との一方のみに励磁電流が流れる。 Further, although not shown in FIG. 9, the second switching element SWu2 and the fifth switching element SWu5 are brought into a non-conducting state by the control of the control unit 200, and the first switching element SWu1 and the third switching are switched. When only the element SWu3 and the fourth switching element SWu4 are in a conductive state, the exciting current Iu1 flows only in the first winding 112u1. As described above, in the third mode, each switching element and the plurality of windings act as a redundant system, and the exciting current flows only in one of the first winding 112u1 and the second winding 112u2.

また、以上の実施の形態１及び実施の形態２のスイッチトリラクタンスモータ１については、更に以下のような変形例も可能である。すなわち、以上の説明において、ステータ１１０の突極１１１に巻回された複数相の巻線のそれぞれは、少なくとも第１巻線と第２巻線とを備えて構成されていればよく、第１巻線と第２巻線と第３巻線とを備えていてもよい。これに対応して、スイッチング部３００の各スイッチング回路３００ｕ〜３００ｗは、３巻線に対応したスイッチング素子により構成する。このような３段階の巻線の構成では、第３モードとしては、不具合を生じていないいずれか２つの巻線を使用することができる。同様に、１つの突極１１１に４以上の巻線を備える構成にすることも可能である。 Further, the switched reluctance motor 1 of the above-described first and second embodiments can be further modified as follows. That is, in the above description, each of the plurality of phase windings wound around the salient pole 111 of the stator 110 may be configured to include at least the first winding and the second winding. A winding, a second winding, and a third winding may be provided. Correspondingly, each switching circuit 300u to 300w of the switching unit 300 is composed of switching elements corresponding to three windings. In such a three-stage winding configuration, any two windings that do not cause a problem can be used as the third mode. Similarly, it is possible to have a configuration in which one salient pole 111 is provided with four or more windings.

［実施の形態により得られる効果］
実施の形態１及び実施の形態２に係るスイッチトリラクタンスモータ１は、ステータ１１０の突極１１１に巻回されたｕｖｗ複数相の巻線のそれぞれは、第１巻線１１２ｕ１，１１２ｖ１，１１２ｗ１と、第２巻線１１２ｕ２，１１２ｖ２，１１２ｗ２とを備えて構成される。制御部２００は、スイッチング素子ＳＷｕ１〜ＳＷｕ５，ＳＷｖ１〜ＳＷｖ５，ＳＷｗ１〜ＳＷｗ５の導通により、以下の第１モードと、第２モードと、第３モードとのいずれかのモードとなるようにスイッチング素子を制御する。 [Effects obtained by the embodiment]
In the switched reluctance motor 1 according to the first embodiment and the second embodiment, the uvw multi-phase windings wound around the salient pole 111 of the stator 110 are the first windings 112u1, 112v1, 112w1, respectively. It is configured to include a second winding 112u2, 112v2, 112w2. The control unit 200 sets the switching element so that the switching elements SWu1 to SWu5, SWv1 to SWv5, and SWw1 to SWw5 are conducted so as to be in one of the following first mode, second mode, and third mode. Control.

第１モードは、各相の第１巻線と第２巻線とを直列接続し、直列接続された第１巻線と第２巻線とに励磁電流を供給する。第２モードは、各相の第１巻線と第２巻線とを並列接続した状態にして、第１巻線と第２巻線とのそれぞれに励磁電流を供給する。第３モードは、各相の第１巻線と第２巻線とのいずれか一方に励磁電流を供給する。 In the first mode, the first winding and the second winding of each phase are connected in series, and an exciting current is supplied to the first winding and the second winding connected in series. In the second mode, the first winding and the second winding of each phase are connected in parallel, and an exciting current is supplied to each of the first winding and the second winding. The third mode supplies an exciting current to either the first winding or the second winding of each phase.

これにより、不具合が発生しない通常時は、必要なトルクに応じて、低励磁電流の第１モードと高励磁電流の第２モードとを切り替えて、負荷に応じてスイッチトリラクタンスモータ１を動作させる。また、不具合発生時は、第３モードに切り替え、第１巻線と第２巻線とのいずれか一方の巻線を使用することで、スイッチトリラクタンスモータ１の動作を継続することができる。 As a result, in the normal state where no trouble occurs, the switched reluctance motor 1 is operated according to the load by switching between the first mode of the low excitation current and the second mode of the high excitation current according to the required torque. .. Further, when a problem occurs, the operation of the switched reluctance motor 1 can be continued by switching to the third mode and using one of the first winding and the second winding.

この実施の形態１に係るスイッチトリラクタンスモータ１において、制御部２００は、スイッチング部３００に何らかの不具合が生じた場合、不具合を生じていないスイッチング素子を制御し、第３モードとして第１巻線と第２巻線とのいずれか一方を使用することで、冗長系を形成し、スイッチトリラクタンスモータ１の動作を継続することができる。 In the switched reluctance motor 1 according to the first embodiment, when some trouble occurs in the switching unit 300, the control unit 200 controls the switching element which has not caused the trouble, and sets the first winding as the third mode. By using either one of the second windings, a redundant system can be formed and the operation of the switched reluctance motor 1 can be continued.

１スイッチトリラクタンスモータ、１００モータ部、１１０ステータ、１１１突極、１１２巻線、１１２ｕ１第１巻線、１１２ｕ２第２巻線、１１２ｖ１第１巻線、１１２ｖ２第２巻線、１１２ｗ１第１巻線、１１２ｗ２第２巻線、１２０ロータ、１２１突極、２００制御部、３００スイッチング部、３００ｕ〜３００ｗスイッチング回路、３０１ｕ〜３０１ｗスイッチング回路、４００電源、Ｄｕ１〜Ｄｕ４ダイオード、Ｄｖ１〜Ｄｖ４ダイオード、Ｄｗ１〜Ｄｗ４ダイオード、ＳＷスイッチング素子、ＳＷｕ１第１のスイッチング素子、ＳＷｕ２第２のスイッチング素子、ＳＷｕ３第３のスイッチング素子、ＳＷｕ４第４のスイッチング素子、ＳＷｕ５第５のスイッチング素子、ＳＷｖ１第１のスイッチング素子、ＳＷｖ２第２のスイッチング素子、ＳＷｖ３第３のスイッチング素子、ＳＷｖ４第４のスイッチング素子、ＳＷｖ５第５のスイッチング素子、ＳＷｗ１第１のスイッチング素子、ＳＷｗ２第２のスイッチング素子、ＳＷｗ３第３のスイッチング素子、ＳＷｗ４第４のスイッチング素子、ＳＷｗ５第５のスイッチング素子。 1 switch trilatance motor, 100 motor part, 110 stator, 111 diode, 112 winding, 112u1 1st winding, 112u2 2nd winding, 112v1 1st winding, 112v2 2nd winding, 112w1 1st winding , 112w2 2nd winding, 120 rotor, 121 salient pole, 200 control unit, 300 switching unit, 300u-300w switching circuit, 301u-301w switching circuit, 400 power supply, Du1-Du4 diode, Dv1-Dv4 diode, Dw1-Dw4 Diode, SW switching element, SWu1 1st switching element, SWu2 2nd switching element, SWu3 3rd switching element, SWu4 4th switching element, SWu5 5th switching element, SWv1 1st switching element, SWv2 1st 2 switching element, SWv3 3rd switching element, SWv4 4th switching element, SWv5 5th switching element, SWw1 1st switching element, SWw2 2nd switching element, SWw3 3rd switching element, SWw4 4th Switching element, SWw5 5th switching element.

Claims

A stator (110) having a salient pole (111), a multi-phase winding (112u, 112v, 112w) wound around the salient pole (111) of the stator (110), and the stator (110). A motor unit (100) including a rotatable rotor (120) having a number of poles (121) different from the number of poles (111).
A switching unit (300) that supplies an exciting current to the multi-phase windings (112u, 112v, 112w) by conducting the switching element, and
A control unit (200) that controls the conduction state of the switching element, and
With
Each of the plurality of phase windings (112u, 112v, 112w) is configured to include a first winding (112u1,112v1,112w1) and a second winding (112u2,112v2,112w2).
The control unit (200)
The first winding (112u1,112v1,112w1) of each phase and the second winding (112u2,112v2,112w2) of each phase are connected in series by the continuity of the switching element, and the first winding (112u2, 112v2, 112w2) is connected in series. The first mode in which the exciting current is supplied to the 112u1, 112v1, 112w1) and the second winding (112u2, 112v2, 112w2), and
The first winding (112u1, 112v1, 112w1) and the second winding (112u2, 112v2, 112w2) of each phase are connected in parallel by the conduction of the switching element, and the first winding (112u1) is connected. , 112v1, 112w1) and the second mode in which the exciting current is supplied to each of the second winding (112u2, 112v2, 112w2).
A third mode in which the exciting current is supplied to either the first winding (112u1, 112v1, 112w1) or the second winding (112u2, 112v2, 112w2) of each phase by the conduction of the switching element. ,
A switched reluctance motor that controls the switching unit (300) so as to be in any of the above modes.

When any of the switching elements has a problem, the control unit (200) conducts the switching element that does not have the problem, and sets the first winding (112u1,112v1,112w1) as the third mode. The switched reluctance motor according to claim 1, wherein the exciting current is supplied to either one of the second winding (112u2, 112v2, 112w2) and the second winding (112u2, 112v2, 112w2).

The control unit (200) switches between the first mode having a low exciting current and the second mode having a high exciting current according to the required torque when none of the switching elements has a problem. The switched reluctance motor according to claim 1 or 2, which controls the switching unit (300).