JP2024115427A - Reluctance Motor - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストのリラクタンスモータを実現する技術を提供する。【解決手段】リラクタンスモータは、ロータの回転軸方向において分割されている複数のステータと、各ステータに対向して配置されている複数のロータと、全てのロータに固定されている出力シャフトを備えている。このリラクタンスモータでは、各ステータのステータコイルが、直列接続されている。【選択図】 図1[Problem] To provide a technology for realizing a low-cost reluctance motor. [Solution] A reluctance motor includes multiple stators divided in the direction of the rotor's rotation axis, multiple rotors arranged facing each stator, and an output shaft fixed to all of the rotors. In this reluctance motor, the stator coils of each stator are connected in series. [Selected Figure] Figure 1
Description
本明細書は、リラクタンスモータに関する技術を開示する。 This specification discloses technology related to reluctance motors.
特許文献1に、リラクタンスモータが開示されている。特許文献1のリラクタンスモータは、各相(第1,2,3相)のステータコイルを複数の系統に分け、各系統に独立して通電可能である。また、特許文献1では、複数系統の相(第1,2,3相)のステータコイルを集合配置した状態で、全てのステータコイルをリラクタンスモータの周方向に並べて配置している。 Patent document 1 discloses a reluctance motor. In the reluctance motor of Patent document 1, the stator coils of each phase (first, second, and third phases) are divided into multiple systems, and each system can be energized independently. In addition, in Patent document 1, the stator coils of the multiple systems of phases (first, second, and third phases) are arranged together, and all of the stator coils are arranged in a row in the circumferential direction of the reluctance motor.
特許文献1のリラクタンスモータは、独立して通電可能な複数系統のステータコイルを有するため、実質的に複数のリラクタンスモータを直列接続したものと捉えることができる。特許文献1は、実質的に複数のリラクタンスモータを直列接続した構造を有することにより、「同体格の永久磁石モータより出力トルクが小さい」というリラクタンスモータの欠点を克服している。しかしながら、特許文献1では、系統毎にインバータが必要となり、リラクタンスモータのコストが増加する。本明細書は、低コストのリラクタンスモータを実現する技術を提供することを目的とする。 The reluctance motor of Patent Document 1 has multiple systems of stator coils that can be energized independently, so it can essentially be considered as multiple reluctance motors connected in series. By having a structure in which multiple reluctance motors are essentially connected in series, Patent Document 1 overcomes the drawback of reluctance motors, which is that "the output torque is smaller than that of a permanent magnet motor of the same size." However, Patent Document 1 requires an inverter for each system, which increases the cost of the reluctance motor. The purpose of this specification is to provide technology that realizes a low-cost reluctance motor.
本明細書で開示する第1技術は、リラクタンスモータであって、ロータの回転軸方向において分割されている複数のステータと、各ステータに対向して配置されている複数のロータと、全てのロータに固定されている出力シャフトを備えていてよい。このリラクタンスモータでは、各ステータのステータコイルが、直列接続されていてよい。 The first technology disclosed in this specification may be a reluctance motor that includes multiple stators that are divided in the direction of the rotor's rotation axis, multiple rotors that are arranged opposite each of the stators, and an output shaft that is fixed to all of the rotors. In this reluctance motor, the stator coils of each stator may be connected in series.
本明細書で開示する第2技術は、上記第1技術のリラクタンスモータであって、リラクタンスモータを駆動する際に通電するステータコイルの数を切替え可能な切替手段を備えていてよい。 The second technology disclosed in this specification is a reluctance motor according to the first technology, which may include a switching means capable of switching the number of stator coils to which current is applied when driving the reluctance motor.
本明細書で開示する第3技術は、上記第2技術のリラクタンスモータであって、切替手段は、リラクタンスモータの回転数が増加するに従って、通電するステータコイルの数を減少させてよい。 The third technology disclosed in this specification is a reluctance motor according to the second technology, and the switching means may reduce the number of energized stator coils as the rotation speed of the reluctance motor increases.
第1技術によると、1個のインバータを用いて、複数のステータコイルに通電を行うことができる。その結果、複数のインバータを用いて複数のステータコイルに通電を行う上記した従来のリラクタンスモータと比較して、リラクタンスモータのコストを低減することができる。換言すると、第1技術は、1個のインバータによって、実質的に直列に接続された複数のリラクタンスモータを駆動することができる。また、第1技術によると、従来のリラクタンスモータと比較して、インバータを含めたリラクタンスモータのサイズを小さくすることもできる。 According to the first technology, it is possible to energize multiple stator coils using one inverter. As a result, it is possible to reduce the cost of the reluctance motor compared to the conventional reluctance motor described above, which uses multiple inverters to energize multiple stator coils. In other words, the first technology is capable of driving multiple reluctance motors that are essentially connected in series with one inverter. Furthermore, according to the first technology, it is also possible to reduce the size of the reluctance motor, including the inverter, compared to the conventional reluctance motor.
第2技術によると、リラクタンスモータの出力トルクを変化させることができる。換言すると、実質的に直列に接続された複数のリラクタンスモータにおいて、駆動するリラクタンスモータの数を変化させることができる。また、従来のリラクタンスモータは、複数のステータコイル(複数系統のステータコイル)を集合配置しているので、1個のステータコイル(1系統のステータコイル)に通電すると、通電しない他系統のステータコイルに誘起電流が発生する。そのため、従来のリラクタンスモータは、通電しない他系統のステータコイルに対し、誘起電流を打ち消すために逆電圧を印加することが必要である。しかしながら、本明細書で開示するリラクタンスモータは、複数のステータ(ステータコイル)がロータの回転軸方向に並んでいる。そのため、第2技術において通電するステータコイルの数を切替えても(1以上のステータコイルに通電を停止しても)、通電しないステータコイルに誘起電流が発生することが抑制される。その結果、通電しないステータコイルに対して誘起電流を打ち消すために逆電圧を印加する必要がなく、電力消費量を低減することができる。 According to the second technology, the output torque of the reluctance motor can be changed. In other words, the number of reluctance motors to be driven can be changed in a plurality of reluctance motors that are substantially connected in series. In addition, since a conventional reluctance motor has a plurality of stator coils (multiple systems of stator coils) arranged in a group, when one stator coil (one system of stator coils) is energized, an induced current is generated in the stator coils of the other systems that are not energized. Therefore, in a conventional reluctance motor, it is necessary to apply a reverse voltage to the stator coils of the other systems that are not energized in order to cancel the induced current. However, in the reluctance motor disclosed in this specification, multiple stators (stator coils) are arranged in the direction of the rotation axis of the rotor. Therefore, even if the number of stator coils to be energized is switched in the second technology (even if the energization of one or more stator coils is stopped), the generation of induced current in the stator coils that are not energized is suppressed. As a result, it is not necessary to apply a reverse voltage to the stator coils that are not energized in order to cancel the induced current, and power consumption can be reduced.
第3技術によると、リラクタンスモータの回転数に依らず(低回転状態から高回転状態に至るまで)、高い出力トルクを得ることができる。リラクタンスモータでは、典型的に、回転数が増加するに従って誘起電流が発生しやすくなる。すなわち、モータ回転数の増加に伴い、出力トルクが低下する。しかしながら、第3技術のようにモータ回転数の増加に伴い通電するステータコイルの数を減少させると、誘起電流の総量が減少し、出力トルクの低下割合が減少する。その結果、モータ回転数を増加させても、高い出力トルクを得ることができる。 According to the third technology, a high output torque can be obtained regardless of the rotation speed of the reluctance motor (from low rotation speed to high rotation speed). In a reluctance motor, typically, as the rotation speed increases, induced current is more likely to occur. In other words, as the motor rotation speed increases, the output torque decreases. However, if the number of stator coils that are energized as the motor rotation speed increases, as in the third technology, the total amount of induced current decreases, and the rate at which the output torque decreases decreases. As a result, a high output torque can be obtained even if the motor rotation speed is increased.
(第1実施例)
図1から図3を参照し、リラクタンスモータ10について説明する。図1に示すように、リラクタンスモータ10は、第1ステータ22、第1ロータ6、第2ステータ28、第2ロータ8、出力シャフト2を備えている。第1ステータ22は円筒状であり(図2を参照)、第1ロータ6が第1ステータ22の内側に対向配置されている。なお、図示は省略するが、第2ステータ28も円筒状である。第2ロータ8は、第2ステータ28の内側に対向配置されている。出力シャフト2は、第1ロータ6と第2ロータ8の双方に固定されている。
(First embodiment)
A
ステータ22,28及びロータ6,8は、円筒状のケース4内に配置されている。第1ステータ22と第2ステータ28は、ケース4に固定されている。また、第1ステータ22と第2ステータ28は、分割された状態で、ロータ6,8の回転軸(出力シャフト2の回転軸)方向に並んで配置されている。リラクタンスモータ10は、回転軸方向に、2層のステータ(ステータ22,28)及び2層のロータ(ロータ6,8)が配置されていると捉えることができる。出力シャフト2は、ケース4に回転可能に支持されており、一端がケース外に突出している。出力シャフト2の突出部分に、被回転部品(リラクタンスモータ10の回転トルクを伝達する部品)が取り付けられる。なお、第1ステータ22と第2ステータ28の厚み(回転軸方向長さ)は等しく、第1ロータ6と第2ロータ8の厚みも等しい。
The
図2に示すように、第1ステータ22は、複数のティース22u,22v,22wを有している。ティース22u,22v,22wは、第1ステータ22の周方向に、「ティース22u,22v,22w,22u,22v・・・」の順に繰り返し出現している。ティース22uにはU相のステータコイル23uが巻回され、ティース22vにはV相のステータコイル23vが巻回され、ティース22wにはW相のステータコイル23wが巻回されている(図3も参照)。また、第2ステータ28にも、第1ステータ22と同様に、複数のティース28u,28v,28wを有し、各ティース28u,28v,28wにU相,V相,W相のステータコイル29u,29v,29wが巻回されている(図3も参照)。なお、第2ステータ28に巻回されているステータコイル29u,29v,29wは、第1ステータ22に巻回されているステータコイル23u,23v,23wとは別体である。
As shown in FIG. 2, the
図3は、リラクタンスモータ10をインバータ50に接続したモータシステム90を示している。図3に示すように、第1ステータ22に巻回されているステータコイル23u,23v,23wの一端に、各々第1端子20u,20v,20wが接続されている。図1には、3個の第1端子20u,20v,20wのうちの1個が現れている。また、ステータコイル23u,23v,23wの他端に、各々第2端子24u,24v,24wが接続されている。図1には、3個の第2端子24u,24v,24wのうちの1個が現れている。ステータコイル29u,29v,29wの一端に、各々第3端子26u,26v,26wが接続されており、他端は互いに結線されている。図1には、3個の第3端子26u,26v,26wのうちの1個が現れている。
Figure 3 shows a
第1端子20は、インバータ50に接続されている。直列に接続されたトランジスタ54a,54bと、直列に接続されたトランジスタ56a,56bと、直列に接続されたトランジスタ58a,58bと、電源52を備えている。トランジスタ54a,54b、トランジスタ56a,56b及びトランジスタ58a,58bは、各々電源52に並列に接続されている。第1端子20uはトランジスタ54a,54bの中間点54mに接続され、
第1端子20vはトランジスタ56a,56bの中間点56mに接続され、第1端子20wはトランジスタ58a,58bの中間点58mに接続されている。
The
The
第2端子24uと第3端子26uは配線40で接続されており、第2端子24vと第3端子26vは配線42で接続されており、第2端子24wと第3端子26wは配線44で接続されている。すなわち、ステータコイル23uとステータコイル29u、ステータコイル23vとステータコイル29v、及び、ステータコイル23wとステータコイル29wは、各々直列に接続されている。
The
配線40,42,44上は、切替手段70とスイッチ80が設けられている。より具体的には、切替手段70は、トランジスタ70aとトランジスタ70bを有しており、トランジスタ70aは配線40,42間に接続されており、トランジスタ70bは配線42,44間に接続されている。スイッチ80は、切替手段70よりも下流(第3端子26側)に設けられおり、トランジスタ80u,80v,80wを有している。トランジスタ80uは配線40上に設けられており、トランジスタ80vは配線42上に設けられておりトランジスタ80wは配線44上に設けられている。
A switching means 70 and a
モータシステム90では、トランジスタ54a,54b,56a,56b,58a,58bのオン・オフを制御し、リラクタンスモータ10を駆動する。具体的には、インバータ50を用いて、U相-V相間、V相-W相間、W相-U相間に流れる電流の位相を変化させ、リラクタンスモータ10を駆動する。
The
上述したように、配線40,42,44上に、切替手段70とスイッチ80が設けられている。リラクタンスモータ10の駆動中に切替手段70のトランジスタ70a,70bをオンすると、配線40、42及び44が短絡する。このときに、スイッチ80のトランジスタ80u,80v,80wをオフすると、配線40,42及び44が結線された状態となり、第1ステータ22のステータコイル23u,23v,23wのみに電流が流れる。すなわち、リラクタンスモータ10がステータコイル23u,23v,23w(第1ステータ22)のみで駆動される状態となる。
As described above, the switching means 70 and the
一方、リラクタンスモータ10の駆動中に切替手段70のトランジスタ70a,70bをオフすると、配線40,42及び44の結線状態が解除される。このときに、スイッチ80のトランジスタ80u,80v,80wをオンすると、配線40,42及び44を通じてステータコイル29u,29v,29wに電流が供給される。すなわち、リラクタンスモータ10がステータコイル23u,23v,23w(第1ステータ22)と、ステータコイル29u,29v,29w(第2ステータ28)で駆動される状態となる。
On the other hand, when the
上述のように、リラクタンスモータ10は、ステータコイル23u,23v,23wのみに通電する状態と、ステータコイル23u,23v,23wとステータコイル29u,29v,29wの双方に通電する状態を切替えることができる。すなわち、リラクタンスモータ10は、通電するステータコイルの数を切替えることができる。具体的には、リラクタンスモータ10では、モータ回転数が所定値以下のときはステータコイル23u,23v,23wとステータコイル29u,29v,29wの双方に通電し、モータ回転数が所定値を超えるとステータコイル23u,23v,23wのみに通電する。リラクタンスモータ10は、通電するステータコイルの数を2段階に切替えることができる。
As described above, the
リラクタンスモータ10(モータシステム90)は、1個のインバータ50で2個(2種)のステータコイル23u,23v,23w及びステータコイル29u,29v,29wに通電することができる。そのため、リラクタンスモータ10は、2個のインバータで2個(2種)のステータコイルに通電する形態と比較して、インバータの数が少なく低コストである。また、リラクタンスモータ10は、通電するステータコイルの数を変化させる(モータを高回転で駆動する際に通電するステータコイルの数を減少させる)ことにより、誘起電流の発生が抑制され、高い出力トルクを得ることができる。
The reluctance motor 10 (motor system 90) can energize two (two types) of
(第2実施例)
図4及び図5を参照し、リラクタンスモータ100について説明する。リラクタンスモータ100は、リラクタンスモータ10の変形例であり、回転軸方向に配置されているステータ及びロータの数がリラクタンスモータ10と異なる。リラクタンスモータ100について、リラクタンスモータ10と実質的に同じ構成は、リラクタンスモータ10に付した参照番号と同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。
Second Example
4 and 5, the
図4に示すように、リラクタンスモータ100は、第1ステータ22、第1ロータ6、第2ステータ28、第2ロータ8、出力シャフト2に加え、第3ステータ134及び第3ロータ130を備えている。第3ステータ134は円筒状であり、第3ロータ130が第3ステータ134の内側に対向配置されている。第3ロータ130には、出力シャフト2が固定されている。
As shown in FIG. 4, the
回転軸方向において、第1ステータ22と第2ステータ28の間に第3ステータ134が配置されており、第1ロータ6と第2ロータ8の間に第3ロータ130が配置されている。第1ステータ22と第3ステータ134の厚み(回転軸方向長さ)は等しく、第2ステータ28の厚みはステータ22,134の2倍である。同様に、第1ロータ6と第3ロータ130は等しく、第2ロータ8の厚みはロータ6,130の2倍である。
In the direction of the rotation axis, the
リラクタンスモータ100は、回転軸方向に、3層のステータ(ステータ22,134,28)及び3層のロータ(ロータ6,130,8)が配置されていると捉えることができる。なお、第3ステータ134は、ステータ22,28と同様に、複数のティース134u,134v,134wを有し、各ティース134u,134v,134wにU相,V相,W相のステータコイル135u,135v,135wが巻回されている(図5も参照)。
The
図5は、リラクタンスモータ100をインバータ50に接続したモータシステム190を示している。第3ステータ134に巻回されているステータコイル135u,135v,135wの一端に、各々第4端子132u,132v,132wが接続されている。図4には、3個の第4端子132u,132v,132wのうちの1個が現れている。また、ステータコイル135u,135v,135wの他端に、各々第5端子136u,136v,136wが接続されている。図4には、3個の第5端子136u,136v,136wのうちの1個が現れている。
Figure 5 shows a
第4端子132uは、配線140によって第2端子24uに接続されている。第4端子132vは、配線142によって第2端子24vに接続されている。第4端子132wは、配線144によって第2端子24wに接続されている。また、第5端子136uは、配線40によって第3端子26uに接続されている。第5端子136vは、配線42によって第3端子26vに接続されている。第5端子136wは、配線44によって第3端子26wに接続されている。
The
配線140,142,144上は、切替手段170とスイッチ180が設けられている。切替手段170は、トランジスタ170aとトランジスタ170bを有しており、トランジスタ170aは配線140,142間に接続されており、トランジスタ170bは配線142,144間に接続されている。スイッチ180は、切替手段170よりも下流(第5端子136側)に設けられおり、トランジスタ180u,180v,180wを有している。トランジスタ180uは配線140上に設けられており、トランジスタ180vは配線142上に設けられておりトランジスタ80wは配線144上に設けられている。
A switching means 170 and a
切替手段170の機能は切替手段70と同様であり、スイッチ180の機能はスイッチ80の機能と同様である。そのため、リラクタンスモータ100の駆動中に切替手段170のトランジスタ170a,170bをオンすると、配線140、142及び144が短絡する。このときに、スイッチ180のトランジスタ180u,180v,180wをオフすると、配線140,142及び144が結線された状態となり、第1ステータ22のステータコイル23u,23v,23wのみに電流が流れる。すなわち、リラクタンスモータ10がステータコイル23u,23v,23w(第1ステータ22)のみで駆動される状態となる。
The function of the switching means 170 is the same as that of the switching means 70, and the function of the
また、リラクタンスモータ100の駆動中に切替手段170のトランジスタ170a,170bをオフすると、配線140,142及び144の結線状態が解除される。このときに、スイッチ180のトランジスタ180u,180v,180wをオンすると、配線140,142及び144を通じてステータコイル135u,135v,135wに電流が供給される。ステータコイル135u,135v,135wに電流が流れている状態で切替手段70のトランジスタ70a,70bをオンし、スイッチ80のトランジスタ80u,80v,80wをオフすると、配線40,42及び44が結線された状態となる。その結果、ステータコイル29u,29v,29wには電流が供給されず、リラクタンスモータ100は、ステータコイル23u,23v,23w(第1ステータ22)と、ステータコイル135u,135v,135w(第3ステータ134)で駆動される状態となる。
In addition, when the
一方、ステータコイル135u,135v,135wに電流が流れている状態で切替手段70のトランジスタ70a,70bをオフし、スイッチ80のトランジスタ80u,80v,80wをオンすると、配線40,42及び44の結線状態が解除される。配線40,42及び44を通じてステータコイル29u,29v,29wに電流が供給され、リラクタンスモータ100がステータコイル23u,23v,23w(第1ステータ22)と、ステータコイル135u,135v,135w(第3ステータ134)と、ステータコイル29u,29v,29w(第2ステータ28)で駆動される状態となる。
On the other hand, when the
リラクタンスモータ100は、ステータコイル23u,23v,23wのみに通電する状態と、ステータコイル23u,23v,23wとステータコイル135u,135v,135wに通電する状態と、ステータコイル23u,23v,23w、ステータコイル135u,135v,135w及びステータコイル29u,29v,29wの全てに通電する状態を切替えることができる。
The
リラクタンスモータ100は、通電するステータコイルの数を3段階に切替えることができる。リラクタンスモータ100では、モータ回転数が第1所定値以下のときは、ステータコイル23u,23v,23w、ステータコイル135u,135v,135w及びステータコイル29u,29v,29wの全てに通電する。また、モータ回転数が第1所定値より大きく、第2所定値以下のときは、ステータコイル23u,23v,23wとステータコイル135u,135v,135wに通電する。そして、モータ回転数が第2所定値を超えると、ステータコイル23u,23v,23wのみに通電する。すなわち、リラクタンスモータ100では、切替手段70,170を制御し、モータ回転数が増加するに従って、通電するステータコイルの数を減少させる。
The
(シミュレーション結果1)
図6は、リラクタンスモータ10におけるモータ回転数と出力トルクの関係を示している。グラフの横軸はモータ回転数(rpm)を示し、縦軸は出力トルク(Nm)を示している。グラフ中の実線はステータコイル23u,23v,23wとステータコイル29u,29v,29wの双方に通電した結果を示し、破線はステータコイル23u,23v,23wのみに通電した結果を示している。
(Simulation result 1)
6 shows the relationship between motor rotation speed and output torque in the
図6に示すように、ステータコイル23u,23v,23wとステータコイル29u,29v,29wの双方に通電した場合(以下、条件Aと称する)、モータ回転数が約3000rpmまでは、一定の出力トルクが得られた。しかしながら、モータ回転数が約3000rpmを超えると、モータ回転数の増加に伴い、出力トルクの低下が確認された。出力トルクの低下は、モータ回転数の増加に伴い、誘起電流が多く発生することに起因する。
As shown in FIG. 6, when current was applied to both
また、ステータコイル23u,23v,23wのみに通電した場合(以下、条件Bと称する)、モータ回転数が約5000rpmまでは、一定の出力トルクが得られた。しかしながら、得られた出力トルクは、条件Aよりも小さかった。この結果は、条件Aは2個のステータコイル(ステータコイル23u,23v,23w及びステータコイル29u,29v,29w)を用いてリラクタンスモータ10を駆動しているのに対し、条件Bは1個のステータコイル(ステータコイル23u,23v)のみでリラクタンスモータ10を駆動していることに起因する。
When current was applied only to
条件Bにおいても、モータ回転数が約5000rpmを超えると、モータ回転数の増加に伴い、出力トルクの低下が確認された。しかしながら、出力トルクの減少カーブは、条件Aよりも緩やかであった。この結果は、条件Bは、通電するステータコイル数が条件Aより少ないため、誘起電流が発生しにくいことに起因する。 Even under condition B, when the motor rotation speed exceeded approximately 5,000 rpm, a decrease in output torque was confirmed as the motor rotation speed increased. However, the decrease in output torque was more gradual than under condition A. This result is due to the fact that under condition B, the number of energized stator coils is smaller than under condition A, making it difficult for induced current to occur.
図6から明らかなように、モータ回転数が約7000rpmを超えると、条件Bが条件Aよりも高い出力トルクが得られることが確認された。上述したように、リラクタンスモータ10では、モータ回転数が所定値以下のときはステータコイル23u,23v,23wとステータコイル29u,29v,29wの双方に通電し(条件Aで通電し)、モータ回転数が所定値を超えるとステータコイル23u,23v,23wのみに通電する(条件Bで通電する)。そのため、リラクタンスモータ10において通電するステータコイル数を切替えるタイミング(所定値)を5000~7000rpmの間に設定すると、低回転域から高回転域に至る範囲において高い出力トルクが得られる。
As is clear from FIG. 6, it was confirmed that when the motor rotation speed exceeds approximately 7000 rpm, condition B provides a higher output torque than condition A. As described above, in the
(シミュレーション結果2)
図7は、リラクタンスモータ100におけるモータ回転数と出力トルクの関係を示している。グラフの横軸はモータ回転数(rpm)を示し、縦軸は出力トルク(Nm)を示している。グラフ中の実線はステータコイル23u,23v,23w、ステータコイル135u,135v,135w及びステータコイル29u,29v,29wの全てに通電した結果を示し、一点鎖線はステータコイル23u,23v,23wとステータコイル135u,135v,135wに通電した結果を示し、破線はステータコイル23u,23v,23wのみに通電した結果を示している。
(Simulation result 2)
7 shows the relationship between motor rotation speed and output torque in
ステータコイル23u,23v,23w、ステータコイル135u,135v,135w及びステータコイル29u,29v,29wの全てに通電した場合(以下、条件Cと称する)、モータ回転数が約3000rpmまでは一定の出力トルクが得られ、モータ回転数が約3000rpmを超えると、モータ回転数の増加に伴い、出力トルクの低下が確認された。ステータコイル23u,23v,23wとステータコイル135u,135v,135wに通電した場合(以下、条件Dと称する)、モータ回転数が約5000rpmまでは一定の出力トルクが得られ、モータ回転数が約5000rpmを超えると、モータ回転数の増加に伴い、出力トルクの低下が確認された。また、ステータコイル23u,23v,23wのみに通電した場合(以下、条件Eと称する)、モータ回転数が約10000rpmまでは一定の出力トルクが得られ、モータ回転数が約10000rpmを超えると、モータ回転数の増加に伴い、出力トルクの低下が確認された。
When current is applied to all of
図7から明らかなように、モータ回転数が約7000rpmを超えると条件Dが条件Cよりも高い出力トルクが得られ、モータ回転数が約12000rpmを超えると条件Eが条件Dよりも高い出力トルクが得られることが確認された。リラクタンスモータ100では、モータ回転数が第1所定値以下のときは条件Cで通電し、モータ回転数が第1所定値より大きく、第2所定値以下のときは条件Dで通電し、モータ回転数が第2所定値を超えると条件Dで通電する。そのため、リラクタンスモータ100において通電するステータコイル数を3個から2個に切替えるタイミング(第1所定値)を5000~7000rpmの間に設定し、通電するステータコイル数を2個から1個に切替えるタイミング(第2所定値)を10000~12000rpmの間に設定すると、低回転から高回転に至る範囲において高い出力トルクが得られる。リラクタンスモータ100は、通電するステータコイルの切替え数が多いので、リラクタンスモータ10よりも高回転域まで高い出力トルクが得られる。
As is clear from FIG. 7, it was confirmed that condition D provides a higher output torque than condition C when the motor rotation speed exceeds approximately 7000 rpm, and condition E provides a higher output torque than condition D when the motor rotation speed exceeds approximately 12000 rpm. In the
(他の実施形態)
上記実施例では、モータ回転数の増加に伴って通電するステータコイルの数を減少させる例について説明した。しかしながら、通電するステータコイルの数は、必要とする出力トルクに応じて切替えてもよい。例えば必要とする出力トルクが小さい場合、モータを低回転で駆動する場合でも、通電するステータコイルの数を少なくしてもよい。例えば、上記シミュレーション結果1において、必要とする出力トルクが小さい場合、モータ回転数3000rpmのときに条件B(1個のステータコイルのみに通電)で駆動してもよい。また、例えば、上記シミュレーション結果2において、必要とする出力トルクが小さい場合、モータ回転数3000rpmのときに条件D(2個のステータコイルに通電)又は条件E(1個のステータコイルのみに通電)で駆動してもよい。
Other Embodiments
In the above embodiment, an example was described in which the number of energized stator coils is reduced as the motor rotation speed increases. However, the number of energized stator coils may be switched depending on the required output torque. For example, when the required output torque is small, the number of energized stator coils may be reduced even when the motor is driven at a low rotation speed. For example, in the above simulation result 1, when the required output torque is small, the motor may be driven under condition B (energized only one stator coil) when the motor rotation speed is 3000 rpm. Also, for example, in the
また、ロータの回転軸方向に分割配置するステータ(ステータコイル)は、2個又は3個に限定されるものではなく、4個以上であってもよい。 In addition, the number of stators (stator coils) divided and arranged in the direction of the rotor's rotation axis is not limited to two or three, but may be four or more.
第1実施例では、第1ステータと第2ステータの厚みが等しく、第1ロータと第2ロータの厚みも等しいリラクタンスモータについて説明した。しかしながら、第1ステータと第2ステータの厚み、及び、第1ロータと第2ロータの厚みは相違していてもよい。 In the first embodiment, a reluctance motor is described in which the first stator and the second stator are equal in thickness, and the first rotor and the second rotor are also equal in thickness. However, the thicknesses of the first stator and the second stator, and the thicknesses of the first rotor and the second rotor may be different.
第2実施例では、第1ステータ(第1ロータ),第3ステータ(第3ロータ)及び第2ステータ(第2ロータ)の厚みが、「1:1:2」のリラクタンスモータについて説明した。しかしながら、第1ステータ(第1ロータ),第3ステータ(第3ロータ)及び第2ステータ(第2ロータ)の厚みは、上記比率に限定されるものではなく、例えば全て同じ厚みであってもよい。 In the second embodiment, a reluctance motor in which the thicknesses of the first stator (first rotor), third stator (third rotor), and second stator (second rotor) are in a ratio of "1:1:2" has been described. However, the thicknesses of the first stator (first rotor), third stator (third rotor), and second stator (second rotor) are not limited to the above ratio, and may be, for example, all the same thickness.
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples exemplified above. Furthermore, the technical elements described in this specification or drawings exert technical utility alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the technology exemplified in this specification or drawings achieves multiple objectives simultaneously, and achieving one of those objectives is itself technically useful.
2:出力シャフト
6:第1ロータ(ロータ)
8:第2ロータ(ロータ)
10:リラクタンスモータ
22:第1ステータ(複数のステータの1つ)
28:第2ステータ(複数のステータの1つ)
2: Output shaft 6: First rotor (rotor)
8: Second rotor (rotor)
10: Reluctance motor 22: First stator (one of multiple stators)
28: Second stator (one of the multiple stators)
Claims (3)
ロータの回転軸方向において分割されている複数のステータと、
各ステータに対向して配置されている複数のロータと、
全てのロータに固定されている出力シャフトと、を備えており、
各ステータのステータコイルが、直列接続されているリラクタンスモータ。 A reluctance motor,
a plurality of stators divided in a direction of a rotation axis of the rotor;
A plurality of rotors arranged opposite to each of the stators;
an output shaft fixed to all of the rotors;
A reluctance motor in which the stator coils of each stator are connected in series.
リラクタンスモータを駆動する際、通電するステータコイルの数を切替え可能な切替手段を備えているリラクタンスモータ。 2. A reluctance motor according to claim 1,
A reluctance motor is provided with a switching means capable of switching the number of stator coils to be energized when the reluctance motor is driven.
前記切替手段は、リラクタンスモータの回転数が増加するに従って、通電するステータコイルの数を減少させるリラクタンスモータ。
3. A reluctance motor according to claim 2,
The switching means reduces the number of energized stator coils as the rotation speed of the reluctance motor increases.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023021119A JP2024115427A (en) | 2023-02-14 | 2023-02-14 | Reluctance Motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2023021119A JP2024115427A (en) | 2023-02-14 | 2023-02-14 | Reluctance Motor |
Publications (1)
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JP2024115427A true JP2024115427A (en) | 2024-08-26 |
Family
ID=92499323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2023021119A Pending JP2024115427A (en) | 2023-02-14 | 2023-02-14 | Reluctance Motor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2024115427A (en) |
-
2023
- 2023-02-14 JP JP2023021119A patent/JP2024115427A/en active Pending
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