JP3351108B2 - ハイブリッド励磁形永久磁石回転機を用いた駆動機構 - Google Patents
ハイブリッド励磁形永久磁石回転機を用いた駆動機構Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はハイブリッド励磁形永久
磁石回転機を用いた駆動機構に関し、永久磁石回転機が
発電状態になったときに発電電圧が過大になることを防
ぎ安全性を向上させたものであり、電気自動車等に適用
して有用なものである。
磁石回転機を用いた駆動機構に関し、永久磁石回転機が
発電状態になったときに発電電圧が過大になることを防
ぎ安全性を向上させたものであり、電気自動車等に適用
して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、Ｈｙｂｒｉｄｅ Ｐｅｒｍａｎｅ
ｎｔ Ｍｇｎｅｔ モータ（以下「ＨＰＭモータ」と略
称する）と称するハイブリッド励磁形永久磁石電動機が
開発されている。このＨＰＭモータを図３〜図７を参照
して説明する。
ｎｔ Ｍｇｎｅｔ モータ（以下「ＨＰＭモータ」と略
称する）と称するハイブリッド励磁形永久磁石電動機が
開発されている。このＨＰＭモータを図３〜図７を参照
して説明する。
【０００３】図３において、１は固定子である電機子、
２はこの電機子の鉄心、３は電機子巻線、４は円筒形の
ヨークである。これらのうち、電機子鉄心２は、軸方向
に関し２分割された成層鉄心であり、片側の部分がＮ極
側鉄心２ａ、他の片側の部分がＳ極側鉄心２ｂとして構
成してあり、Ｎ極側鉄心２ａとＳ極側鉄心２ｂとの間に
は、図６に示すリング状の直流の励磁巻線５が配設して
ある。
２はこの電機子の鉄心、３は電機子巻線、４は円筒形の
ヨークである。これらのうち、電機子鉄心２は、軸方向
に関し２分割された成層鉄心であり、片側の部分がＮ極
側鉄心２ａ、他の片側の部分がＳ極側鉄心２ｂとして構
成してあり、Ｎ極側鉄心２ａとＳ極側鉄心２ｂとの間に
は、図６に示すリング状の直流の励磁巻線５が配設して
ある。
【０００４】そして、Ｎ極側鉄心２ａとＳ極側鉄心２ｂ
とは、ヨーク４によって磁気的に結合し、かつ機械的に
支持するように構成してある。また、電機子巻線３は、
Ｎ極側鉄心２ａとＳ極側鉄心２ｂとに亘って配設してあ
る。
とは、ヨーク４によって磁気的に結合し、かつ機械的に
支持するように構成してある。また、電機子巻線３は、
Ｎ極側鉄心２ａとＳ極側鉄心２ｂとに亘って配設してあ
る。
【０００５】励磁巻線５は、図６の如くリング状に巻回
された電線５ａを絶縁処理したもので、電源容量や機械
寸法に合わせて必要な起磁力を生ずるように十分なター
ン数を巻回している。
された電線５ａを絶縁処理したもので、電源容量や機械
寸法に合わせて必要な起磁力を生ずるように十分なター
ン数を巻回している。
【０００６】他方、回転子１１は、回転子鉄心１２と永
久磁石１３とを有し、これらのうち回転子鉄心１２はシ
ャフト１５に連結したヨーク１４で支持固定している。
回転子鉄心１２は、部分的に突き出た構造で突極状をな
し、永久磁石１３を備える部分以外の個所が突極状部１
２ａとなるように構成してある。この突極状部１２ａ
は、固定子のＮ極側鉄心２ａとＳ極側鉄心２ｂとに対応
して設けてあり、Ｎ極側突極状部１２ａＮとＳ極側突極
状部１２ａＳとに分けてある。
久磁石１３とを有し、これらのうち回転子鉄心１２はシ
ャフト１５に連結したヨーク１４で支持固定している。
回転子鉄心１２は、部分的に突き出た構造で突極状をな
し、永久磁石１３を備える部分以外の個所が突極状部１
２ａとなるように構成してある。この突極状部１２ａ
は、固定子のＮ極側鉄心２ａとＳ極側鉄心２ｂとに対応
して設けてあり、Ｎ極側突極状部１２ａＮとＳ極側突極
状部１２ａＳとに分けてある。
【０００７】すなわち、突極状部１２ａは、固定子のＮ
極側鉄心２ａとＳ極側鉄心２ｂとの軸方向の長さに対応
して形成してあり、しかも周方向に一定幅を有してＮ極
側突極状部１２ａＮ及びＳ極側突極状部１２ａＳとして
存在する。そして、Ｎ極側突極状部１２ａＮには、周方
向に隣り合ってＮ極永久磁石１３が、図４（ａ）に示す
ように配置してあり、またＳ極側突極状部１２ａＳにも
周方向に隣り合ってＳ極永久磁石１３が、図４（ｂ）に
示すように配置してある。かくして、軸方向には、Ｎ極
側突極状部１２ａＮとＳ極永久磁石１３とが並び、また
Ｎ極永久磁石１３とＳ極側突極状部１２ａＳとが並ぶ構
造となっている。
極側鉄心２ａとＳ極側鉄心２ｂとの軸方向の長さに対応
して形成してあり、しかも周方向に一定幅を有してＮ極
側突極状部１２ａＮ及びＳ極側突極状部１２ａＳとして
存在する。そして、Ｎ極側突極状部１２ａＮには、周方
向に隣り合ってＮ極永久磁石１３が、図４（ａ）に示す
ように配置してあり、またＳ極側突極状部１２ａＳにも
周方向に隣り合ってＳ極永久磁石１３が、図４（ｂ）に
示すように配置してある。かくして、軸方向には、Ｎ極
側突極状部１２ａＮとＳ極永久磁石１３とが並び、また
Ｎ極永久磁石１３とＳ極側突極状部１２ａＳとが並ぶ構
造となっている。
【０００８】この結果、回転子１１は、図５に示すよう
に、Ｎ極側突極状部１２ａＮとＮ極永久磁石１３とを周
方向に交互に配置するとともに、軸方向に励磁巻線５の
幅の分だけ隔たってＳ極側突極状部１２ａＳとＳ極永久
磁石１３とを周方向に交互に配置し、しかも軸方向には
突極状部１２ａと永久磁石１３とが並ぶ構造となってい
る。このとき、突極状部１２ａは、周方向に永久磁石１
３の極数と同じ数だけ形成してある。
に、Ｎ極側突極状部１２ａＮとＮ極永久磁石１３とを周
方向に交互に配置するとともに、軸方向に励磁巻線５の
幅の分だけ隔たってＳ極側突極状部１２ａＳとＳ極永久
磁石１３とを周方向に交互に配置し、しかも軸方向には
突極状部１２ａと永久磁石１３とが並ぶ構造となってい
る。このとき、突極状部１２ａは、周方向に永久磁石１
３の極数と同じ数だけ形成してある。
【０００９】図４，図５に示す例は永久磁石１３を６極
配置した例を示しているが、極数はこれに限らず８極等
種々の極数が考えられる。
配置した例を示しているが、極数はこれに限らず８極等
種々の極数が考えられる。
【００１０】また、図３，図４では回転子鉄心１２の突
極状部１２ａの表面と永久磁石１３の表面とが同一円周
面を形成するように構成されているが、ギャップを小さ
くして突極状部１２ａを通る有効磁束を多くするよう突
極状部１２ａの突き出し量を永久磁石１３の厚さより大
きくできる。更に、図４，図５では永久磁石１３と突極
状部１２ａの幅を同じ幅としたが、上述と同様磁束を多
くするため突極状部１２ａの幅を永久磁石１３より広げ
るようにしてもよい。なお、回転子鉄心１２は塊状鉄心
でもよい。
極状部１２ａの表面と永久磁石１３の表面とが同一円周
面を形成するように構成されているが、ギャップを小さ
くして突極状部１２ａを通る有効磁束を多くするよう突
極状部１２ａの突き出し量を永久磁石１３の厚さより大
きくできる。更に、図４，図５では永久磁石１３と突極
状部１２ａの幅を同じ幅としたが、上述と同様磁束を多
くするため突極状部１２ａの幅を永久磁石１３より広げ
るようにしてもよい。なお、回転子鉄心１２は塊状鉄心
でもよい。
【００１１】図３において、永久磁石１３は回転子鉄心
１２の突極状部１２ａ以外の所定個所に張り付けて固定
するとともに、回転子鉄心１２は円筒形のヨーク１４に
挿着して支持する。
１２の突極状部１２ａ以外の所定個所に張り付けて固定
するとともに、回転子鉄心１２は円筒形のヨーク１４に
挿着して支持する。
【００１２】ＨＰＭモータの構造は、図３〜図６の如く
であるが、ここで、かかる構造を採用したことに伴なう
磁束の制御動作について述べる。
であるが、ここで、かかる構造を採用したことに伴なう
磁束の制御動作について述べる。
【００１３】図３に示す直流の励磁巻線５に直流電流を
流した場合、例えば図３中の実線のように、電機子のヨ
ーク４→Ｓ極側鉄心２ｂ→ギャップ→Ｓ極側突極状部１
２ａＳ→回転子鉄心１２→回転子ヨーク１４→回転子鉄
心１２→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→ギャップ→Ｎ極側鉄
心２ａ→ヨーク４という具合に閉磁路が形成される。こ
の場合、磁束の方向は、直流電流の向きにより制御で
き、大きさは電流の大きさにより制御できる。したがっ
て、励磁巻線５による直流磁束の発生を伴なう磁束の調
整は次のようになる。
流した場合、例えば図３中の実線のように、電機子のヨ
ーク４→Ｓ極側鉄心２ｂ→ギャップ→Ｓ極側突極状部１
２ａＳ→回転子鉄心１２→回転子ヨーク１４→回転子鉄
心１２→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→ギャップ→Ｎ極側鉄
心２ａ→ヨーク４という具合に閉磁路が形成される。こ
の場合、磁束の方向は、直流電流の向きにより制御で
き、大きさは電流の大きさにより制御できる。したがっ
て、励磁巻線５による直流磁束の発生を伴なう磁束の調
整は次のようになる。
【００１４】〈直流励磁電流０の場合〉直流励磁電流に
よる磁束は存在せず、永久磁石１３による磁束のみとな
る。つまり、Ｎ極永久磁石１３からの磁束は、ギャップ
→Ｎ極側鉄心２ａ→電機子ヨーク４→Ｓ極側鉄心２ｂ→
ギャップ→Ｓ極永久磁石１３→回転子鉄心１２→回転子
ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｎ極永久磁石１３からな
る経路を辿る。この場合、ギャップ磁束は、永久磁石１
３の残留磁束密度（磁石の特性）と表面積で決まること
になる。
よる磁束は存在せず、永久磁石１３による磁束のみとな
る。つまり、Ｎ極永久磁石１３からの磁束は、ギャップ
→Ｎ極側鉄心２ａ→電機子ヨーク４→Ｓ極側鉄心２ｂ→
ギャップ→Ｓ極永久磁石１３→回転子鉄心１２→回転子
ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｎ極永久磁石１３からな
る経路を辿る。この場合、ギャップ磁束は、永久磁石１
３の残留磁束密度（磁石の特性）と表面積で決まること
になる。
【００１５】かかる状態を回転子表面での磁束としてみ
ると、図７（ｂ）に示すようになり、Ｎ極永久磁石１３
から電機子ヨーク４を通りＳ極永久磁石１３に至り、Ｓ
極永久磁石１３から回転子ヨーク１４を通りＮ極永久磁
石１３に至る。
ると、図７（ｂ）に示すようになり、Ｎ極永久磁石１３
から電機子ヨーク４を通りＳ極永久磁石１３に至り、Ｓ
極永久磁石１３から回転子ヨーク１４を通りＮ極永久磁
石１３に至る。
【００１６】したがって、回転子の回転によって電機子
巻線３を構成する各コイルは、Ｎ極またはＳ極の何れか
一方の極の磁束を切ることとなり、この結果電機子巻線
３には回転数と極数とによって定まる周波数の交流電圧
が誘起される。なお、ＩDCは直流励磁電流を示す。
巻線３を構成する各コイルは、Ｎ極またはＳ極の何れか
一方の極の磁束を切ることとなり、この結果電機子巻線
３には回転数と極数とによって定まる周波数の交流電圧
が誘起される。なお、ＩDCは直流励磁電流を示す。
【００１７】こうして、本例のＩDC＝０の場合には、永
久磁石１３によって生ずる誘起電圧と電源電圧とにより
決まる最大回転数が得られる。
久磁石１３によって生ずる誘起電圧と電源電圧とにより
決まる最大回転数が得られる。
【００１８】〈直流励磁電流による磁束が永久磁石１３
の磁束と同一方向となる場合、（Ｉ DC＞０の場合）〉永
久磁石１３による磁束はＮ極永久磁石１３とＳ極永久磁
石１３とで発生することに変りはない。
の磁束と同一方向となる場合、（Ｉ DC＞０の場合）〉永
久磁石１３による磁束はＮ極永久磁石１３とＳ極永久磁
石１３とで発生することに変りはない。
【００１９】一方、直流の励磁巻線５による磁束は、磁
気抵抗が小さな経路を通り、Ｓ極側鉄心２ｂ→ギャップ
→Ｓ極側突極状部１２ａＳ→回転子鉄心１２→回転子ヨ
ーク１４→回転子鉄心１２→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→
ギャップ→Ｎ極側鉄心２ａ→電機子ヨーク４を通る。こ
の場合、永久磁石１３による透磁率は空気に近く、磁気
抵抗が大きいため、直流磁束は突極状部１２ａを通る。
気抵抗が小さな経路を通り、Ｓ極側鉄心２ｂ→ギャップ
→Ｓ極側突極状部１２ａＳ→回転子鉄心１２→回転子ヨ
ーク１４→回転子鉄心１２→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→
ギャップ→Ｎ極側鉄心２ａ→電機子ヨーク４を通る。こ
の場合、永久磁石１３による透磁率は空気に近く、磁気
抵抗が大きいため、直流磁束は突極状部１２ａを通る。
【００２０】この結果、回転子表面での合成磁束数をみ
ると、図７（ａ）の如くＮ極側突極状部１２ａＮから出
た磁束が軸方向に並んでいるＳ極永久磁石１３へ至り、
Ｎ極永久磁石１３から出た磁束が軸方向に並んでいるＳ
極側突極状部１２ａＳへ至ることになる。
ると、図７（ａ）の如くＮ極側突極状部１２ａＮから出
た磁束が軸方向に並んでいるＳ極永久磁石１３へ至り、
Ｎ極永久磁石１３から出た磁束が軸方向に並んでいるＳ
極側突極状部１２ａＳへ至ることになる。
【００２１】したがって、電機子巻線３を構成する軸方
向に沿って配列された各コイルでは、Ｎ極側で切る磁束
の方向とＳ極側で切る磁束の方向が逆となり、互いに反
対方向の誘起電圧が生じ、全体として誘起電圧が減少す
る。
向に沿って配列された各コイルでは、Ｎ極側で切る磁束
の方向とＳ極側で切る磁束の方向が逆となり、互いに反
対方向の誘起電圧が生じ、全体として誘起電圧が減少す
る。
【００２２】つまり、直流励磁電流の大きさによって、
誘起電圧が小さくでき、その大きさによっては誘起電圧
を０とすることができる。
誘起電圧が小さくでき、その大きさによっては誘起電圧
を０とすることができる。
【００２３】かくして、永久磁石１３の磁束と同一方向
の磁束を作ることによって、等価的に界磁磁束を弱める
（減磁する）こととなる。
の磁束を作ることによって、等価的に界磁磁束を弱める
（減磁する）こととなる。
【００２４】〈直流励磁電流による磁束が永久磁石１３
の磁束と異なる（反対）方向となる場合、（ＩDC＜０の
場合）〉この場合についても永久磁石１３による磁束
は、Ｎ極永久磁石１３とＳ極永久磁石１３とで発生する
ことに変わりはない。
の磁束と異なる（反対）方向となる場合、（ＩDC＜０の
場合）〉この場合についても永久磁石１３による磁束
は、Ｎ極永久磁石１３とＳ極永久磁石１３とで発生する
ことに変わりはない。
【００２５】一方、直流の励磁巻線５による磁束は、や
はり磁気抵抗の小さな経路を通り、Ｎ極側鉄心２ａ→ギ
ャップ→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→回転子鉄心１２→回
転子ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｓ極側突極状部１２
ａＳ→ギャップ→Ｓ極側鉄心２ｂ→電機子ヨーク４を通
る。
はり磁気抵抗の小さな経路を通り、Ｎ極側鉄心２ａ→ギ
ャップ→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→回転子鉄心１２→回
転子ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｓ極側突極状部１２
ａＳ→ギャップ→Ｓ極側鉄心２ｂ→電機子ヨーク４を通
る。
【００２６】この結果、回転子表面での合成磁束をみる
と、図７（ｃ）の如くＮ極永久磁石１３から出た磁束が
周方向に隣り合うＮ極側突極状部１２ａＮへ至り、また
Ｓ極側突極状部１２ａＳから出た磁束が周方向に隣り合
うＳ極永久磁石１３へ至ることになる。
と、図７（ｃ）の如くＮ極永久磁石１３から出た磁束が
周方向に隣り合うＮ極側突極状部１２ａＮへ至り、また
Ｓ極側突極状部１２ａＳから出た磁束が周方向に隣り合
うＳ極永久磁石１３へ至ることになる。
【００２７】したがって、電機子巻線３を構成する軸方
向に沿ってスロット内を通る各コイルでは、Ｎ極側で切
る磁束の方向とＳ極側で切る磁束の方向とが同方向とな
り、同一方向の誘起電圧が生じ、全体として誘起電圧が
増加する。すなわち、直流励磁電流の大きさによって誘
起電圧を調整し、この結果、界磁磁束を制御して永久磁
石形回転電機の速度制御に資することができる。
向に沿ってスロット内を通る各コイルでは、Ｎ極側で切
る磁束の方向とＳ極側で切る磁束の方向とが同方向とな
り、同一方向の誘起電圧が生じ、全体として誘起電圧が
増加する。すなわち、直流励磁電流の大きさによって誘
起電圧を調整し、この結果、界磁磁束を制御して永久磁
石形回転電機の速度制御に資することができる。
【００２８】上述したＨＰＭモータを用いて電気自動車
の駆動機構を構成した場合の回路構成を、図８を参照し
て説明する。図８において、５１は直流電池、５２はコ
ンデンサ、５３は変換器、５４は前述したのと同じ構成
のＨＰＭモータである。
の駆動機構を構成した場合の回路構成を、図８を参照し
て説明する。図８において、５１は直流電池、５２はコ
ンデンサ、５３は変換器、５４は前述したのと同じ構成
のＨＰＭモータである。
【００２９】変換器５３は、例えば図９に示すように、
トランジスタＴU ，ＴV ，ＴW ，Ｔ X ，ＴY ，ＴZ 及び
ダイオードＤU ，ＤV ，ＤW ，ＤX ，ＤY ，ＤZ で構成
されている。
トランジスタＴU ，ＴV ，ＴW ，Ｔ X ，ＴY ，ＴZ 及び
ダイオードＤU ，ＤV ，ＤW ，ＤX ，ＤY ，ＤZ で構成
されている。
【００３０】力行運転時には、直流電池５１の直流電流
を、変換器５３のトランジスタＴのスイッチング動作に
より適切な交流に変換し、変換した交流電流をＨＰＭモ
ータ５４に与えてＨＰＭモータ５４を駆動する。この場
合、ＨＰＭモータ５４の励磁巻線５に流す直流電流を調
整することによってモータ回転数制御をすることができ
る。
を、変換器５３のトランジスタＴのスイッチング動作に
より適切な交流に変換し、変換した交流電流をＨＰＭモ
ータ５４に与えてＨＰＭモータ５４を駆動する。この場
合、ＨＰＭモータ５４の励磁巻線５に流す直流電流を調
整することによってモータ回転数制御をすることができ
る。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】図８に示す電気自動車
の駆動機構では、坂道などを下るような、外部からエネ
ルギーが供給される運転状態になるとＨＰＭモータ５４
が発電動作を行うようになる。ＨＰＭモータ５４の発電
電圧は界磁の大きさと回転数に比例するため、坂が急な
場合などで降りる速度が高速になる場合は回転数の関係
で発電電圧が高くなる。そして、条件によっては変換器
５３などの定格電圧以上の電圧を発生することが予想さ
れる。
の駆動機構では、坂道などを下るような、外部からエネ
ルギーが供給される運転状態になるとＨＰＭモータ５４
が発電動作を行うようになる。ＨＰＭモータ５４の発電
電圧は界磁の大きさと回転数に比例するため、坂が急な
場合などで降りる速度が高速になる場合は回転数の関係
で発電電圧が高くなる。そして、条件によっては変換器
５３などの定格電圧以上の電圧を発生することが予想さ
れる。
【００３２】一般的な変換器５３は図９のような構成を
取っている。この変換器５３のすべてのトンラジスタＴ
を開放状態にしても、ダイオードＤにより交流側から直
流側への整流回路が構成される。よって、交流側の電圧
が十分高くなると直流側への整流が行われ、交流側から
負荷側へのエネルギーが流れる。このエネルギー量が大
きい場合には、なんらかの方法で電圧の上昇分のエネル
ギーを吸収、あるいは消費する必要がある。
取っている。この変換器５３のすべてのトンラジスタＴ
を開放状態にしても、ダイオードＤにより交流側から直
流側への整流回路が構成される。よって、交流側の電圧
が十分高くなると直流側への整流が行われ、交流側から
負荷側へのエネルギーが流れる。このエネルギー量が大
きい場合には、なんらかの方法で電圧の上昇分のエネル
ギーを吸収、あるいは消費する必要がある。
【００３３】まず、消費ついて検討すると、負荷抵抗器
などを搭載するのは重量、スペース、コストのすべての
面においてデメリットであるため実用的でない。
などを搭載するのは重量、スペース、コストのすべての
面においてデメリットであるため実用的でない。
【００３４】次に、自動車内部の電池５１、コンデンサ
５２などに発電エネルギーを吸収させる方法が考えられ
るが、電池５１については充電能力と過充電による寿命
の低下の問題、コンデンサ５２については容量の問題が
あり、実現には問題が多い。特に、電池への充電につい
ては、フル充電直後の状態では不可能である。
５２などに発電エネルギーを吸収させる方法が考えられ
るが、電池５１については充電能力と過充電による寿命
の低下の問題、コンデンサ５２については容量の問題が
あり、実現には問題が多い。特に、電池への充電につい
ては、フル充電直後の状態では不可能である。
【００３５】本発明は、上記従来技術に鑑み、発電運転
状態でＨＰＭモータが高速回転しても発電電圧が過大に
なるのを防ぐようにしたハイブリッド励磁形永久磁石回
転機を用いた駆動機構を提供することを目的とする。
状態でＨＰＭモータが高速回転しても発電電圧が過大に
なるのを防ぐようにしたハイブリッド励磁形永久磁石回
転機を用いた駆動機構を提供することを目的とする。
【００３６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、軸方向に並んで配置されたＮ極側電機子鉄
心及びＳ極側電機子鉄心と、Ｎ極側及びＳ極側の電機子
鉄心に亘り配設されたヨーク及び電機子巻線と、Ｎ極側
及びＳ極側の電機子鉄心の間の位置で周方向に沿い配置
された励磁巻線とでなる固定子と、回転子鉄心と、前記
Ｎ極側電機子鉄心に対面する回転子鉄心面に配置され且
つ周方向に関し間隔をあけて交互に備えられた複数個の
Ｎ極永久磁石及びＮ極側突極状部と、前記Ｓ極側電機子
鉄心に対面する回転子鉄心面に配置され且つ周方向に関
し間隔をあけると共に前記Ｎ極永久磁石の配置ピッチか
らずれた配置ピッチで交互に備えられた複数個のＳ極永
久磁石及びＳ極側突極状部とでなる回転子とで構成した
ハイブリッド励磁形永久磁石回転機と、直流電源と、力
行運転時には前記直流電源から出力される直流電流を交
流電流に変換し変換した交流電流を前記ハイブリッド励
磁形永久磁石回転機に供給すると共に、前記ハイブリッ
ド励磁形永久磁石回転機が外部エネルギーにより回転さ
せられて発電動作を行うときには発電された交流電流を
直流電流に変換し変換した直流電流を前記直流電源へ送
る変換器とを有するハイブリッド励磁形永久磁石回転機
を用いた駆動機構において、前記励磁巻線に併走した状
態で前記固定子に備えられ、前記ハイブリッド励磁形永
久磁石回転機が発電動作をした際に前記交換器から出力
される直流電流が流されて前記Ｎ極永久磁石及びＳ極永
久磁石の磁束を減じさせる磁束を発生する緊急消磁巻線
を備えたことを特徴とする。
明の構成は、軸方向に並んで配置されたＮ極側電機子鉄
心及びＳ極側電機子鉄心と、Ｎ極側及びＳ極側の電機子
鉄心に亘り配設されたヨーク及び電機子巻線と、Ｎ極側
及びＳ極側の電機子鉄心の間の位置で周方向に沿い配置
された励磁巻線とでなる固定子と、回転子鉄心と、前記
Ｎ極側電機子鉄心に対面する回転子鉄心面に配置され且
つ周方向に関し間隔をあけて交互に備えられた複数個の
Ｎ極永久磁石及びＮ極側突極状部と、前記Ｓ極側電機子
鉄心に対面する回転子鉄心面に配置され且つ周方向に関
し間隔をあけると共に前記Ｎ極永久磁石の配置ピッチか
らずれた配置ピッチで交互に備えられた複数個のＳ極永
久磁石及びＳ極側突極状部とでなる回転子とで構成した
ハイブリッド励磁形永久磁石回転機と、直流電源と、力
行運転時には前記直流電源から出力される直流電流を交
流電流に変換し変換した交流電流を前記ハイブリッド励
磁形永久磁石回転機に供給すると共に、前記ハイブリッ
ド励磁形永久磁石回転機が外部エネルギーにより回転さ
せられて発電動作を行うときには発電された交流電流を
直流電流に変換し変換した直流電流を前記直流電源へ送
る変換器とを有するハイブリッド励磁形永久磁石回転機
を用いた駆動機構において、前記励磁巻線に併走した状
態で前記固定子に備えられ、前記ハイブリッド励磁形永
久磁石回転機が発電動作をした際に前記交換器から出力
される直流電流が流されて前記Ｎ極永久磁石及びＳ極永
久磁石の磁束を減じさせる磁束を発生する緊急消磁巻線
を備えたことを特徴とする。
【００３７】
【作用】本発明では、永久磁石回転機が発電状態になる
と、発電された交流電流が直流電流に変換され、この直
流電流が緊急消磁巻線に流れ、緊急消磁巻線の磁束によ
り界磁が弱められ、発電電圧が低下する。
と、発電された交流電流が直流電流に変換され、この直
流電流が緊急消磁巻線に流れ、緊急消磁巻線の磁束によ
り界磁が弱められ、発電電圧が低下する。
【００３８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。なお従来技術と同一部分には同一符号を付し
重複する説明は省略する。
説明する。なお従来技術と同一部分には同一符号を付し
重複する説明は省略する。
【００３９】図１は本発明の駆動機構を電気自動車に適
用した例を示す。同図において５１は直流電池、５２は
コンデンサ、５３は変換器であり、これらは図８，図９
に示す従来のものと同様である。
用した例を示す。同図において５１は直流電池、５２は
コンデンサ、５３は変換器であり、これらは図８，図９
に示す従来のものと同様である。
【００４０】ＨＰＭモータ５４は、基本構成は従来のも
のと同じであるが、図１及び図２に示すように、更に緊
急消磁巻線６０を備えている。この緊急消磁巻線６０
は、励磁巻線５に併走した状態でＨＰＭモータ５４の固
定子に備えられている。
のと同じであるが、図１及び図２に示すように、更に緊
急消磁巻線６０を備えている。この緊急消磁巻線６０
は、励磁巻線５に併走した状態でＨＰＭモータ５４の固
定子に備えられている。
【００４１】一方、ダイオードＤ60は。アノードが直流
電池５１側に、カソードが変換器５３側に接続されてお
り、緊急消磁巻線６０の両端がダイオードＤ60のアノー
ド及びカソードに接続されている。したがって図１にお
いて、矢印Ａ方向に電流が流れたときには緊急消磁巻線
６０には電流が流れず、矢印Ｂ方向に電流が流れたとき
に緊急消磁巻線６０に電流が流れる。
電池５１側に、カソードが変換器５３側に接続されてお
り、緊急消磁巻線６０の両端がダイオードＤ60のアノー
ド及びカソードに接続されている。したがって図１にお
いて、矢印Ａ方向に電流が流れたときには緊急消磁巻線
６０には電流が流れず、矢印Ｂ方向に電流が流れたとき
に緊急消磁巻線６０に電流が流れる。
【００４２】緊急消磁巻線６０に電流が流れると磁束が
生じるが、この磁束が図１中で実線の矢印で示す経路に
沿い流れて、永久磁石１３の界磁磁束を弱めるように、
緊急消磁巻線６０の配線巻方向を定めている。
生じるが、この磁束が図１中で実線の矢印で示す経路に
沿い流れて、永久磁石１３の界磁磁束を弱めるように、
緊急消磁巻線６０の配線巻方向を定めている。
【００４３】上述した構成となっている本実施例の電気
自動車の駆動機構では、通常の力行運転中は、直流電池
５１から変換器５３に向い（矢印Ａ方向に）電流が流れ
緊急消磁巻線６０には電流が流れない。
自動車の駆動機構では、通常の力行運転中は、直流電池
５１から変換器５３に向い（矢印Ａ方向に）電流が流れ
緊急消磁巻線６０には電流が流れない。
【００４４】一方、坂道を下るときのようにＨＰＭモー
タ５４に外部からエネルギーが供給される発電運転状態
になると、ＨＰＭモータ５４の発電電圧が高くなって変
換器５３から電流が矢印Ｂ方向に流れ、発電電圧に比例
した大きさの電流が緊急消磁巻線６０に流れる。これに
よってＨＰＭモータ４が減磁運転になるため発電電圧は
低下し、変換器５３やコンデンサ５２に対するエネルギ
ー供給は少なくなって保護が行える。
タ５４に外部からエネルギーが供給される発電運転状態
になると、ＨＰＭモータ５４の発電電圧が高くなって変
換器５３から電流が矢印Ｂ方向に流れ、発電電圧に比例
した大きさの電流が緊急消磁巻線６０に流れる。これに
よってＨＰＭモータ４が減磁運転になるため発電電圧は
低下し、変換器５３やコンデンサ５２に対するエネルギ
ー供給は少なくなって保護が行える。
【００４５】本発明では半導体スイッチなどの制御が必
要な素子を用いていないため、事故などで制御系が停止
している状態でも保護が自動的に働く。また２巻の巻線
５，６０を備えることについては、構成を一部変更する
だけで済み、また重量増加はわずかであり、容易に実現
することができる。また本発明は電気自動車に限らず各
種の駆動機構に適用することができる。
要な素子を用いていないため、事故などで制御系が停止
している状態でも保護が自動的に働く。また２巻の巻線
５，６０を備えることについては、構成を一部変更する
だけで済み、また重量増加はわずかであり、容易に実現
することができる。また本発明は電気自動車に限らず各
種の駆動機構に適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】以上実施例と共に具体的に説明したよう
に本発明によれば、永久磁石回転機が発電運転状態にな
り発電電圧が高くなったら、緊急消磁巻線に電流が流れ
永久磁石回転機の界磁を弱めるようにしたため、変換器
に過電圧が印加されることを防ぎ安全性を向上させるこ
とができる。
に本発明によれば、永久磁石回転機が発電運転状態にな
り発電電圧が高くなったら、緊急消磁巻線に電流が流れ
永久磁石回転機の界磁を弱めるようにしたため、変換器
に過電圧が印加されることを防ぎ安全性を向上させるこ
とができる。
【図１】本発明のハイブリッド励磁形永久磁石回転機を
用いた駆動機構を電気自動車に適用した実施例を示す回
路構成図。
用いた駆動機構を電気自動車に適用した実施例を示す回
路構成図。
【図２】実施例に用いるＨＰＭモータを示す構成図。
【図３】従来のＨＰＭモータを示す構成図。
【図４】ＨＰＭモータの回転子をａ，ｂ方向から見た側
面図。
面図。
【図５】ＨＰＭモータの回転子を示す斜視図。
【図６】ＨＰＭモータの励磁巻線を示す構成図。
【図７】ＨＰＭモータの磁束状態を示す説明図。
【図８】ＨＰＭモータを用いた従来の電気自動車の駆動
機構を示す回路構成図。
機構を示す回路構成図。
【図９】変換器を示す回路構成図。
１ 電機子 ２ 電機子鉄心 ２ａ Ｎ極側鉄心 ２ｂ Ｓ極側鉄心 ３ 電機子巻線 ４ ヨーク ５ 励磁巻線 ５ａ 電線 １１ 回転子 １２ 回転子鉄心 １２ａ 突極状部 １２ａＮ Ｎ極側突極状部 １２ａＳ Ｓ極側突極状部 １３ 永久磁石 １４ ヨーク １５ シャフト ５１ 直流電池 ５２ コンデンサ ５３ 変換器 ５４ ＨＰＭモータ ６０ 緊急消磁巻線 Ｄ60 ダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 21/20 H02K 21/12 H02K 29/00 H02P 6/00
Claims (1)
- 【請求項１】 軸方向に並んで配置されたＮ極側電機子
鉄心及びＳ極側電機子鉄心と、Ｎ極側及びＳ極側の電機
子鉄心に亘り配設されたヨーク及び電機子巻線と、Ｎ極
側及びＳ極側の電機子鉄心の間の位置で周方向に沿い配
置された励磁巻線とでなる固定子と、回転子鉄心と、前
記Ｎ極側電機子鉄心に対面する回転子鉄心面に配置され
且つ周方向に関し間隔をあけて交互に備えられた複数個
のＮ極永久磁石及びＮ極側突極状部と、前記Ｓ極側電機
子鉄心に対面する回転子鉄心面に配置され且つ周方向に
関し間隔をあけると共に前記Ｎ極永久磁石の配置ピッチ
からずれた配置ピッチで交互に備えられた複数個のＳ極
永久磁石及びＳ極側突極状部とでなる回転子とで構成し
たハイブリッド励磁形永久磁石回転機と、 直流電源と、 力行運転時には前記直流電源から出力される直流電流を
交流電流に変換し変換した交流電流を前記ハイブリッド
励磁形永久磁石回転機に供給すると共に、前記ハイブリ
ッド励磁形永久磁石回転機が外部エネルギーにより回転
させられて発電動作を行うときには発電された交流電流
を直流電流に変換し変換した直流電流を前記直流電源へ
送る変換器とを有するハイブリッド励磁形永久磁石回転
機を用いた駆動機構において、 前記励磁巻線に併走した状態で前記固定子に備えられ、
前記ハイブリッド励磁形永久磁石回転機が発電動作をし
た際に前記変換器から出力される直流電流が流されて前
記Ｎ極永久磁石及びＳ極永久磁石の磁束を減じさせる磁
束を発生する緊急消磁巻線を備えたことを特徴とするハ
イブリッド励磁形永久磁石回転機を用いた駆動機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17222194A JP3351108B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | ハイブリッド励磁形永久磁石回転機を用いた駆動機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17222194A JP3351108B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | ハイブリッド励磁形永久磁石回転機を用いた駆動機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0837765A JPH0837765A (ja) | 1996-02-06 |
| JP3351108B2 true JP3351108B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=15937845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17222194A Expired - Fee Related JP3351108B2 (ja) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | ハイブリッド励磁形永久磁石回転機を用いた駆動機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351108B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6855978B2 (ja) * | 2017-08-21 | 2021-04-07 | 株式会社Ihi | 永久磁石同期発電装置及び発電設備 |
| CN117239969B (zh) * | 2023-11-15 | 2024-03-15 | 湖南大学 | 一种外转子可变磁通交替极永磁同步电机 |
-
1994
- 1994-07-25 JP JP17222194A patent/JP3351108B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0837765A (ja) | 1996-02-06 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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