JP2799604B2 - 切換式リラクタンスモータ及びその作動方法 - Google Patents

切換式リラクタンスモータ及びその作動方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は切換式リラクタンスモータに係り、一層詳細
には可変速度で作動するように設計された切換式リラク
タンスモータに係る。
従来の技術 切換式リラクタンスモータは、主として構造が簡単で
あり、またパワー密度(重量に対する出力の比)が高い
ことから、過去10ないし15年にわたり少なからず注目さ
れてきた。これらのモータは、固定子及び回転子の双方
に歯を有し、固定子極のみに相巻線を有する二重突極モ
ータである。
非常に小さい(50W以下の)モータを例外として、殆
どの切換式リラクタンスモータは2000RPM以下で作動す
るように設計されている。何故ならば、切換式リラクタ
ンスモータ中の鉄損は同一寸法の通常のモータ中の鉄損
よりも数倍大きいからである。この理由から従来、切換
式リラクタンスモータは低速での用途に最もよく適して
いるとされてきた。勿論、洗濯機モータのようないくつ
かの用途のモータは、遥かに高い速度で作動することを
必要とする。
これまで、広い速度範囲にわたって作動する切換式リ
ラクタンスモータは、いくつかの欠点を有していた。こ
の型式のモータの力率は一般に低い。そのためこれまで
切換式リラクタンスモータは、広い速度範囲にわたる作
動のためには望ましくない選択とされてきた。
発明が解決しようとする課題 本発明の第一の課題は、許容可能な鉄損にて高い速度
で作動し得る切換式リラクタンスモータを提供すること
である。
本発明の第二の課題は、低速作動中に要する電流が小
さくてすむ切換式リラクタンスモータを提供することで
ある。
本発明の第三の課題は、寸法が小さくされた切換式リ
ラクタンスモータを提供することである。
本発明の第四の課題は、速度範囲が改善された切換式
リラクタンスモータを提供することである。
その他の課題及び特徴は以下の説明より明らかとなる
であろう。
課題を解決するための手段 要約すると、本発明による切換式リラクタンスモータ
は、中央孔の周りに配置され半径方向内向きに突き出た
複数個の固定子極を有する固定子と、固定子の中央孔の
なかで回転するように配置され半径方向外向きに突き出
た複数個の回転子極を有する回転子とを含んでいる。固
定子極は少なくとも三つの相に分かれており、各相はそ
の相の固定子極の周りに巻かれた独立に切換え可能な個
々の相巻線を有する。第一の組のスイッチ要素は第一の
相の巻線への電力の供給を制御し、第二の組のスイッチ
要素は第二の相の巻線への電力の供給を制御し、また第
三の組のスイッチ要素は第三の相の巻線への電力の供給
を制御する。制御回路が第一、第二及び第三の組のスイ
ッチ要素の作動を制御する。制御回路は、低速作動中
は、選択されたターンオン角度から選択されたターンオ
フ角度まで対応する相巻線に電力を供給すべく第一、第
二及び第三の組のスイッチ要素の各々を制御し、低速作
動中の各相に対するターンオン角度とターンオフ角度と
の間の最大差は固定子の幾何学的中心に対し隣り合った
固定子極がなす角度よりも大きくない。制御回路は、高
速作動中は、第一の相の相巻線のみが付勢されるように
スイッチ要素の組を制御し、高速作動中の第一の相に対
するターンオン角度とターンオフ角度との間の差は固定
子の幾何学的中心に対し隣り合った固定子極がなす角度
よりも大きい。
本発明による切換式リラクタンスモータの作動方法
は、少なくとも三つの相に分割された複数個の固定子極
と、第一の相の巻線への電力の供給を制御するための第
一のスイッチ要素と、第二の相の巻線への電力の供給を
制御するための第二のスイッチ要素と、第三の相の巻線
への電力の供給を制御するための第三のスイッチ要素と
を含んでいる切換式リラクタンスモータに適用される。
この方法は、モータの高速作動のための比較的高い第一
の周波数にて第一の相の巻線への電力の供給を制御する
ため第一のスイッチ要素を制御する過程と、モータの低
速作動のための比較的低い第二の周波数にて三つの全て
の相の巻線への電力の供給を制御するため第一、第二及
び第三のスイッチ要素を制御する過程とを含んでおり、
モータの低速作動中は、各相に対するスイッチ要素が選
択されたターンオン角度から選択されたターンオフ角度
までそれぞれの相巻線に電力を供給すべく制御され、低
速作動中の各相に対するターンオン角度とターンオフ角
度との間の最大差は固定子の幾何学的中心に対し隣り合
った固定子極がなす角度よりも大きくなく、第一の相の
相巻線のみを付勢する高速作動中は、高速作動中の第一
の相に対するターンオン角度とターンオフ角度との間の
差は固定子の幾何学的中心に対し隣り合った固定子極が
なす角度よりも大きい。
実施例 第1図に示されている通り、本発明によるモータ11は
六極の固定子13を含んでおり、その六つの歯は、中央孔
を形成すべく固定子継鉄から半径方向に内方に延びてお
り、中央孔のなかに二極の回転子15が回転可能に取付け
られている。回転子15の回転軸線は軸17により定められ
ている。
固定子13の極は三つの相A、B及びCを形成し、各極
は直径上に対向する極と組み合わされている。相巻線19
A、19B及び19Cは、付勢された時にモータの作動のため
の起磁力を生ずるべく、固定子13のそれぞれの歯即ち極
の周りに巻かれている。固定子13の歯はその周縁の周り
に等間隔をおいて配置されている。回転子15の歯もその
周縁の周りに間隔をおいて配置されている。
モータ11は二つの異なる速度、例えば627rpm及び15,0
00rpmで作動すべく設計されている。低速作動中は、三
つの全ての相の相巻線に電流が供給され、高速作動中
は、相Aの巻線のみに電流が供給される。
次に第2図を参照すると、直流電力が、制御回路21の
制御のもとに、第2図ではトランジスタとして示されて
いる六つの電子式スイッチ要素により、モータの巻線19
(A〜C)に供給される。各相の巻線はそれと組み合わ
された二つのスイッチ要素23(A〜C)及び25(A〜
C)を有し、従って特定の巻線を付勢するためには、制
御回路21が双方のスイッチ要素を閉じなければならな
い。この時、直流供給源からの電流がそれぞれのスイッ
チ要素23、巻線19及びスイッチ要素25を通って流れる。
制御信号がスイッチ要素23及び25に供給される周波数
を制御することにより、制御回路21はモータ11の作動速
度を制御することができる。このような制御回路は通常
のものであり、ここに詳細には示されていない。しかし
制御回路21は、高速作動のため第一の制御線27を介して
相Aのスイッチ要素に比較的高い周波数で制御信号を与
え、また低速作動のため第一、第二及び第三の制御線2
7、29及び31を介して三つの全ての相のスイッチ要素に
比較的低い周波数で制御信号を与える点で、以前に知ら
れている制御回路と異なっている。かかる制御回路21の
二重機能は、第2図中の制御回路21に設けられた横断破
線により示されている。
制御回路21は、低速作動中は、選択されたターンオン
角度から選択されたターンオフ角度までに対応する相巻
線に電力を供給すべく第一、第二及び第三の組のスイッ
チ要素23、25の各々を制御する。このことは第3図中に
示されており、A相に対する最小ターンオン角度は先の
相、即ちB相、に対する極の中央に位置しており、A相
に対する最大ターンオフ角度はA相に対する極の中央に
位置している。従って、低速作動中の各相に対するター
ンオン角度とターンオフ角度との間の最大差は、固定子
の幾何学的中心に比して隣り合った固定子極がなす角度
よりも大きくない。
高速作動中の状況は、第4図中に示されているよう
に、非常に異なっている。この作動モードでは、制御回
路は、第一の相に対する相巻線のみが付勢されるように
スイッチ要素を制御する。(この理由で第4図にはA相
に対する相巻線のみが示されている。)このことによ
り、最小ターンオン角度は第3図の場合に比して第4図
中に“Δ”に示されている角度だけ変更可能となる。一
層詳細には、このことにより、高速作動中にも有効なト
ルクが発生されるよう電流が速やかに立上るに十分なだ
けインダクタンスが低い点まで進み角を進めることがで
きる。もしこの角度が進められないならば、巻線ターン
数が高速作動を可能にするために三つの全ての相にて低
減されなければならないであろう。そうなると、低速/
高トルク時にはより高い電流が流れなければならず、そ
のためにはモータの寸法が増大する。しかし、一つの相
のみを使用し、かつターンオン角度を進めることによ
り、巻線ターン数が大きくても、高速時に電流は十分に
立ち上がることができる。この構成は、高速時に於ける
鉄損を減ずるという追加の利点を有する。
高速作動中の第一の相に対するターンオン角度とター
ンオフ角度との間の差は隣り合った固定子極の間の角度
よりも大きく、このことは低速作動中の状況と非常に異
なっている。低速作動中は任意の相に対するターンオン
角度とターンオフ角度との間の差は近似的に60度であ
る。しかし高速作動中の第一の相に対するターンオン角
度とターンオフ角度との間の差は近似的に90度であり、
50%増加している。さらに、高速作動中のモータの効率
は50%よりも大きい。
以上に於いては本発明を六極固定子−二極回転子の切
換式リラクタンスモータについて説明したが、本発明は
このような極組み合わせに限定されるものではなく、他
の極数や極の組み合わせにも等しく適用可能である。
以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例について
説明したが、本発明がこれらの実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による切換式リラクタンスモータの概要
図である。 第2図は第1図のモータの駆動及び制御回路の回路図で
ある。 第3図は、図を明瞭にするために回転子を取り外して、
低速作動に対するターンオン角度及びターンオフ角度を
示す図である。 第4図は、第3図と同様の要領にて、高速作動に対する
ターンオン角度及びターンオフ角度を示す図である。 11……モータ、13……固定子、15……回転子、17……
軸、19A〜C……相巻線、21……制御回路、23A〜C、25
A〜C……スイッチ要素

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】切換式リラクタンスモータに於いて、 中央孔の周りに配置され半径方向内向きに突き出た複数
    個の固定子極を有する固定子と、 固定子の中央孔のなかで回転するように配置され半径方
    向外向きに突き出た複数個の回転子極を有する回転子と
    を含んでおり、 前記複数個の固定子極が少なくとも三つの相に分かれて
    おり、各相がその相の固定子極の周りに巻かれ独立に切
    換え可能な個別の相巻線を有しており、 第一の相の巻線への電力の供給を制御するための第一の
    スイッチ手段と、 第二の相の巻線への電力の供給を制御するための第二の
    スイッチ手段と、 第三の相の巻線への電力の供給を制御するための第三の
    スイッチ手段と、 第一、第二及び第三のスイッチ手段の作動を制御するた
    めの制御手段とを含んでおり、 前記制御手段が、低速作動中は、選択されたターンオン
    角度から選択されたターンオフ角度まで対応する相巻線
    に電力を供給すべく第一、第二及び第三のスイッチ手段
    の各々を制御し、低速作動中の各相に対するターンオン
    角度とターンオフ角度との間の最大差が固定子の幾何学
    的中心に対し隣り合った固定子極がなす角度よりも大き
    くなく、 前記制御手段が、高速作動中は、第一の相の相巻線のみ
    が付勢されるように前記第一〜第三のスイッチ手段を制
    御し、高速作動中の第一の相に対するターンオン角度と
    ターンオフ角度との間の差が固定子の幾何学的中心に対
    し隣り合った固定子極がなす角度よりも大きいことを特
    徴とする切換式リラクタンスモータ。
  2. 【請求項2】少なくとも三つの相に分割された複数個の
    固定子極と、第一の相の巻線への電力の供給を制御する
    ための第一のスイッチ要素と、第二の相の巻線への電力
    の供給を制御するための第二のスイッチ要素と、第三の
    相の巻線への電力の供給を制御するための第三のスイッ
    チ要素とを含んでいる切換式リラクタンスモータの作動
    方法に於いて、 モータの高速作動のための比較的高い第一の周波数にて
    前記第一の相の巻線への電力の供給を制御するため前記
    第一のスイッチ要素を制御する過程と、 モータの低速作動のための比較的低い第二の周波数にて
    三つの全ての相の巻線への電力の供給を制御するため前
    記第一、第二及び第三のスイッチ要素を制御する過程と
    を含んでおり、 モータの低速作動中は、各相に対する前記第一〜第三の
    スイッチ要素が選択されたターンオン角度から選択され
    たターンオフ角度までそれぞれの相巻線に電力を供給す
    べく制御され、低速作動中の各相に対するターンオン角
    度とターンオフ角度との間の最大差が固定子の幾何学的
    中心に対し隣り合った固定子極がなす角度よりも大きく
    なく、 前記第一の相の相巻線のみを付勢する高速作動中は、前
    記第一の相に対するターンオン角度とターンオフ角度と
    の間の差が固定子の幾何学的中心に対し隣り合った固定
    子極がなす角度よりも大きいことを特徴とする切換式リ
    ラクタンスモータの作動方法。
JP1268855A 1989-02-14 1989-10-16 切換式リラクタンスモータ及びその作動方法 Expired - Fee Related JP2799604B2 (ja)

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