JP3448206B2 - リラクタンスモータ並びに該モータの駆動装置および駆動方法 - Google Patents
リラクタンスモータ並びに該モータの駆動装置および駆動方法Info
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- JP3448206B2 JP3448206B2 JP04500898A JP4500898A JP3448206B2 JP 3448206 B2 JP3448206 B2 JP 3448206B2 JP 04500898 A JP04500898 A JP 04500898A JP 4500898 A JP4500898 A JP 4500898A JP 3448206 B2 JP3448206 B2 JP 3448206B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リラクタンストル
クを用いた同期モータの構造および駆動に関するもので
ある。
クを用いた同期モータの構造および駆動に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来使用されているモータの種類として
は、直流モータ、誘導モータおよび直流ブラシレスモー
タがほとんどであった。しかし、近年、制御手法および
装置の進歩により、リラクタンストルクを有効に活用す
る技術が改善され、リラクタンストルクのみで動作する
モータおよび従来のマグネットトルク等とリラクタンス
トルクを組み合わせて動作するモータも一般的になりつ
つある。なお、リラクタンストルクは、回転子のｄ軸励
磁の状態の位置にあるときにおける磁気抵抗とｑ軸励磁
の状態の位置にあるときにおける磁気抵抗が異なること
によって発生する。
は、直流モータ、誘導モータおよび直流ブラシレスモー
タがほとんどであった。しかし、近年、制御手法および
装置の進歩により、リラクタンストルクを有効に活用す
る技術が改善され、リラクタンストルクのみで動作する
モータおよび従来のマグネットトルク等とリラクタンス
トルクを組み合わせて動作するモータも一般的になりつ
つある。なお、リラクタンストルクは、回転子のｄ軸励
磁の状態の位置にあるときにおける磁気抵抗とｑ軸励磁
の状態の位置にあるときにおける磁気抵抗が異なること
によって発生する。
【０００３】リラクタンストルクを用いた同期モータで
あるリラクタンスモータにおいて、リラクタンストルク
を有効に活用するためには、回転子形状を工夫して磁気
突極比を大きくする必要があるが、その一手段としては
特開平５−３１６７０２号公報に開示された技術があ
る。この突極部を有するリラクタンスモータでは、回転
子の回転軸の軸芯と直交する断面のｄ軸励磁時の磁路に
沿って複数条の非磁性部を設けることによって、ｄ軸励
磁時における磁気抵抗とｑ軸励磁時における磁気抵抗と
の差を大きくして、磁気突極比を大きくしている。
あるリラクタンスモータにおいて、リラクタンストルク
を有効に活用するためには、回転子形状を工夫して磁気
突極比を大きくする必要があるが、その一手段としては
特開平５−３１６７０２号公報に開示された技術があ
る。この突極部を有するリラクタンスモータでは、回転
子の回転軸の軸芯と直交する断面のｄ軸励磁時の磁路に
沿って複数条の非磁性部を設けることによって、ｄ軸励
磁時における磁気抵抗とｑ軸励磁時における磁気抵抗と
の差を大きくして、磁気突極比を大きくしている。
【０００４】また、リラクタンスモータは、同期状態で
はリラクタンストルクを発生して回転を維持できるが、
起動時には何らかの手段を用いて同期回転数まで持ち上
げてやる必要がある。そのため、誘導モータを併置し
て、起動時に誘導モータによる非同期運転を行って加速
させている。しかしながら、この構造では２種類のモー
タが必要となるので、構造が複雑かつ大型化してしま
う。
はリラクタンストルクを発生して回転を維持できるが、
起動時には何らかの手段を用いて同期回転数まで持ち上
げてやる必要がある。そのため、誘導モータを併置し
て、起動時に誘導モータによる非同期運転を行って加速
させている。しかしながら、この構造では２種類のモー
タが必要となるので、構造が複雑かつ大型化してしま
う。
【０００５】そこで、誘導モータを用いないでリラクタ
ンスモータを駆動するためには、回転子位置を検知し
て、適当な方向に起磁力を与えるように励磁を行うとよ
い。この場合、モータを起動する際には工夫が必要であ
る。その起動方法としては、特開平５−３１６７７７号
公報に開示されている。この起動方法は、固定子の巻線
のいずれかを励磁して、突極部を所望の位置に一旦停止
させた後に、回転子の位置を検出してからこの所望位置
の固定子巻線の回転させたい方向側に隣接する固定子巻
線から順次励磁することにより、回転子を任意の方向に
回転させて、モータを駆動させている。
ンスモータを駆動するためには、回転子位置を検知し
て、適当な方向に起磁力を与えるように励磁を行うとよ
い。この場合、モータを起動する際には工夫が必要であ
る。その起動方法としては、特開平５−３１６７７７号
公報に開示されている。この起動方法は、固定子の巻線
のいずれかを励磁して、突極部を所望の位置に一旦停止
させた後に、回転子の位置を検出してからこの所望位置
の固定子巻線の回転させたい方向側に隣接する固定子巻
線から順次励磁することにより、回転子を任意の方向に
回転させて、モータを駆動させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の磁路に
沿って複数条の非磁性部を設けることにより磁気突極比
を大きくした回転子において、非磁性部は単なる空隙で
もよいが、強度の点から非磁性部材を充填した方がよ
い。この非磁性部材を構成する材料として、強度、コス
ト等から現状ではアルミニウムが最も一般的な材料とな
る。しかし、アルミニウムは導電率が高いため、高調波
成分により誘導電流および過電流が流れて、エネルギー
のロスとなってしまう。しかも、起動時に非同期運転を
行う場合にも、誘導電流が流れて、エネルギーのロスと
なってしまう。
沿って複数条の非磁性部を設けることにより磁気突極比
を大きくした回転子において、非磁性部は単なる空隙で
もよいが、強度の点から非磁性部材を充填した方がよ
い。この非磁性部材を構成する材料として、強度、コス
ト等から現状ではアルミニウムが最も一般的な材料とな
る。しかし、アルミニウムは導電率が高いため、高調波
成分により誘導電流および過電流が流れて、エネルギー
のロスとなってしまう。しかも、起動時に非同期運転を
行う場合にも、誘導電流が流れて、エネルギーのロスと
なってしまう。
【０００７】また、リラクタンスモータを起動すると
き、回転子位置を検出してから、適当な方向に起磁力を
与えるように励磁を行わないと、逆方向に回転したりあ
るいは回転しなかったりする。そのため、リラクタンス
トルクを利用するには、高精度な位置検出器が必要とな
る。さらに、起動前に位置検出過程を設ける必要が生じ
る上に、駆動制御も複雑になる。
き、回転子位置を検出してから、適当な方向に起磁力を
与えるように励磁を行わないと、逆方向に回転したりあ
るいは回転しなかったりする。そのため、リラクタンス
トルクを利用するには、高精度な位置検出器が必要とな
る。さらに、起動前に位置検出過程を設ける必要が生じ
る上に、駆動制御も複雑になる。
【０００８】本発明は、上記に鑑み、起動時に発生する
誘導電流を有効に利用して誘導トルクを得ることによ
り、スムーズな起動を行えるリラクタンスモータを提供
することを目的とする。また、起動時に回転子位置を検
出しなくても容易な駆動制御で起動できるリラクタンス
モータを提供することを目的とする。
誘導電流を有効に利用して誘導トルクを得ることによ
り、スムーズな起動を行えるリラクタンスモータを提供
することを目的とする。また、起動時に回転子位置を検
出しなくても容易な駆動制御で起動できるリラクタンス
モータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、突極部を有する回転子に、回転子よりも導電率の
高い短絡リングを設けたものである。あるいは、軸方向
に平行な面に沿って磁性材とこれより導電率の高い非磁
性材とを交互に重ね合わせることにより、回転子に磁気
突極構造を持たせて、回転子の軸方向の両端に、回転子
の端部の全面あるいは周縁の一部だけを覆うように導電
率の高い非磁性の被覆板を設け、非磁性材と被覆板とが
電気的に接続されて短絡リングを構成するものである。
段は、突極部を有する回転子に、回転子よりも導電率の
高い短絡リングを設けたものである。あるいは、軸方向
に平行な面に沿って磁性材とこれより導電率の高い非磁
性材とを交互に重ね合わせることにより、回転子に磁気
突極構造を持たせて、回転子の軸方向の両端に、回転子
の端部の全面あるいは周縁の一部だけを覆うように導電
率の高い非磁性の被覆板を設け、非磁性材と被覆板とが
電気的に接続されて短絡リングを構成するものである。
【００１０】これによって、短絡リングには、回転磁界
により誘導電流が流れ、誘導トルクが発生する。このト
ルクを起動時に利用することによって、非同期運転が行
われる。リラクタンストルクを利用する場合には、磁気
突極構造を持つ回転子の位置を検出し、回転子と一定の
相差角を保つように回転磁界を発生させて、同期運転が
行われる。なお、回転子が、軸方向に沿ってねじれが加
えられた形状にされると、トルク脈動が小さくなり、信
頼性の高いリラクタンスモータとなる。
により誘導電流が流れ、誘導トルクが発生する。このト
ルクを起動時に利用することによって、非同期運転が行
われる。リラクタンストルクを利用する場合には、磁気
突極構造を持つ回転子の位置を検出し、回転子と一定の
相差角を保つように回転磁界を発生させて、同期運転が
行われる。なお、回転子が、軸方向に沿ってねじれが加
えられた形状にされると、トルク脈動が小さくなり、信
頼性の高いリラクタンスモータとなる。
【００１１】上記のリラクタンスモータを駆動するため
の駆動装置は、固定子に回転磁界を発生させるための駆
動回路と、回転子の回転数および位置を検出する位置検
出器と、位置検出器からの出力信号に基づいて回転磁界
の回転数を変化させるために駆動回路を制御する制御回
路とを備えている。
の駆動装置は、固定子に回転磁界を発生させるための駆
動回路と、回転子の回転数および位置を検出する位置検
出器と、位置検出器からの出力信号に基づいて回転磁界
の回転数を変化させるために駆動回路を制御する制御回
路とを備えている。
【００１２】そして、起動時には固定子に回転磁界を発
生させると、短絡リングの誘導電流によって生じる誘導
トルクで回転子が回転を始め、すべりを持つ誘導モータ
として起動される。所定の回転数に達したとき、回転磁
界の回転数を同期運転を行うための回転数に切換えるよ
うに制御を行うことによって、リラクタンスモータとし
て駆動される。
生させると、短絡リングの誘導電流によって生じる誘導
トルクで回転子が回転を始め、すべりを持つ誘導モータ
として起動される。所定の回転数に達したとき、回転磁
界の回転数を同期運転を行うための回転数に切換えるよ
うに制御を行うことによって、リラクタンスモータとし
て駆動される。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のリラクタンスモータの構
造を説明する。まず、第１実施形態のリラクタンスモー
タは、図１に示すように、回転磁界を発生させる筒状の
固定子１と、固定子１内に挿入され突極部２を有する回
転子３とを備え、２極の磁気突極構造を持っている。
造を説明する。まず、第１実施形態のリラクタンスモー
タは、図１に示すように、回転磁界を発生させる筒状の
固定子１と、固定子１内に挿入され突極部２を有する回
転子３とを備え、２極の磁気突極構造を持っている。
【００１４】固定子１には、図示しないが複数極の巻線
が設けられている。回転子３は、ケイ素鋼板等の磁性材
料からなり、円柱の両側面を切り落とした形状とされ、
中心を回転軸４が貫通している。そして、円弧面の部分
が突極部２とされ、突極部２と固定子１との空隙は側面
の平坦な部分と固定子１との空隙よりも狭い。また、回
転子３の一端には、光学式ロータリエンコーダ等の位置
検出器５が配置され、回転子３の回転角度から回転数お
よび位置を検出する。これらにより、シンクロナス・リ
ラクタンスモータが構成される。
が設けられている。回転子３は、ケイ素鋼板等の磁性材
料からなり、円柱の両側面を切り落とした形状とされ、
中心を回転軸４が貫通している。そして、円弧面の部分
が突極部２とされ、突極部２と固定子１との空隙は側面
の平坦な部分と固定子１との空隙よりも狭い。また、回
転子３の一端には、光学式ロータリエンコーダ等の位置
検出器５が配置され、回転子３の回転角度から回転数お
よび位置を検出する。これらにより、シンクロナス・リ
ラクタンスモータが構成される。
【００１５】そして、回転子３には、非磁性の一対の短
絡リング６が埋め込まれ、突極部２を軸方向に貫通し
て、両端が回転子３の外側に突出している。短絡リング
６には、回転磁界により誘導電流が流れるように回転子
３よりも導電率の高い材料、例えば銅線、アルミニウム
線のコイルが用いられる。
絡リング６が埋め込まれ、突極部２を軸方向に貫通し
て、両端が回転子３の外側に突出している。短絡リング
６には、回転磁界により誘導電流が流れるように回転子
３よりも導電率の高い材料、例えば銅線、アルミニウム
線のコイルが用いられる。
【００１６】このように、リラクタンスモータの回転子
３が磁気突極を持つ構造にすることにより、下記のよう
なリラクタンストルクＴを得ることができる。
３が磁気突極を持つ構造にすることにより、下記のよう
なリラクタンストルクＴを得ることができる。
【００１７】
Ｔ＝ｎ／２・（Ｌｄ−Ｌｑ）Ｉｄ・Ｉｑ （１）
Ｉｄ＝Ｉｓｉｎθ （２）
Ｉｑ＝Ｉｃｏｓθ （３）
ｎ；極数
Ｌｄ，Ｌｑ；ｄ，ｑ軸インダクタンス
Ｉｄ，Ｉｑ；ｄ，ｑ軸電流
θ；ｄ軸に対するＩの電流位相角
（１），（２），（３）式から、Ｉの電流位相角は回転
子ｄ軸と一定に保たなければならない。これは、回転磁
界と回転子ｄ軸が、一定の相差角で同期する必要がある
ことを表わしている。
子ｄ軸と一定に保たなければならない。これは、回転磁
界と回転子ｄ軸が、一定の相差角で同期する必要がある
ことを表わしている。
【００１８】また、回転子３に短絡リング６が設けられ
ているとき、固定子１の巻線に適当な励磁を行ない回転
磁界を発生させると、導電率の高い短絡リング６にはフ
レミングの右手則より下記のような起電力ｅが誘導され
る。
ているとき、固定子１の巻線に適当な励磁を行ない回転
磁界を発生させると、導電率の高い短絡リング６にはフ
レミングの右手則より下記のような起電力ｅが誘導され
る。
【００１９】
ｅ＝ｖ・Ｂ・ｌ （４）
ｖ＝ｒ・ω （５）
Ｂ；磁束密度
ｌ；短絡リングの軸方向の長さ
ｒ；軸中心から短絡リングまでの距離
ω；短絡リングからみた回転磁界の角速度
この誘導起電力ｅにより、短絡リング６に誘導電流Ｉｍ
が流れるとき、フレミングの左手則より下記に示す電磁
力ｆが生じる。
が流れるとき、フレミングの左手則より下記に示す電磁
力ｆが生じる。
【００２０】ｆ＝Ｉｍ・Ｂ・ｌ （６）
（４），（５），（６）式より、回転子３の短絡リング
６は回転磁界に対してある相対速度を持つ必要があるこ
とから、（６）式の電磁力ｆによりリラクタンスモータ
を運転する場合には、非同期運転となる。
６は回転磁界に対してある相対速度を持つ必要があるこ
とから、（６）式の電磁力ｆによりリラクタンスモータ
を運転する場合には、非同期運転となる。
【００２１】以上のことから、回転子３に短絡リング６
と磁気突極構造を与えておけば、回転子３の位置を検出
しなくても固定子１によって回転磁界を発生させたと
き、短絡リング６に誘導電流が流れて、時計回りあるい
は反時計回りのいずれか任意に選択された方向の誘導ト
ルクが発生する。すなわち、起動時には誘導トルクを利
用した誘導モータとして駆動される。また、回転子３の
位置を検出して一定の相差角を保って回転磁界を発生さ
せたときには、同期運転が行われ、リラクタンストルク
を利用したリラクタンスモータとして駆動される。
と磁気突極構造を与えておけば、回転子３の位置を検出
しなくても固定子１によって回転磁界を発生させたと
き、短絡リング６に誘導電流が流れて、時計回りあるい
は反時計回りのいずれか任意に選択された方向の誘導ト
ルクが発生する。すなわち、起動時には誘導トルクを利
用した誘導モータとして駆動される。また、回転子３の
位置を検出して一定の相差角を保って回転磁界を発生さ
せたときには、同期運転が行われ、リラクタンストルク
を利用したリラクタンスモータとして駆動される。
【００２２】なお、側面を切り落とした円柱形状の回転
子３の場合について説明したが、空隙または透磁率の異
なる材料によるバリアを用いて磁気的な突極構造を得て
いる回転子３についても適用できる。
子３の場合について説明したが、空隙または透磁率の異
なる材料によるバリアを用いて磁気的な突極構造を得て
いる回転子３についても適用できる。
【００２３】第２実施形態のリラクタンスモータの構造
を図２に示す。この回転子３は、軸方向に平行な面に沿
ってケイ素鋼板等の磁性材７とこれより導電率の高いア
ルミニウム、銅等の非磁性材８とを平行に交互に重ね合
わせて、円柱状に形成される。なお、重ね合わせ方とし
て、非磁性材８が最外層になるように重ね合わせる。こ
のように、両材７，８を重ね合わせることにより軸方向
に平行な方向の磁気突極比を大きくでき、磁気突極構造
を有することになる。
を図２に示す。この回転子３は、軸方向に平行な面に沿
ってケイ素鋼板等の磁性材７とこれより導電率の高いア
ルミニウム、銅等の非磁性材８とを平行に交互に重ね合
わせて、円柱状に形成される。なお、重ね合わせ方とし
て、非磁性材８が最外層になるように重ね合わせる。こ
のように、両材７，８を重ね合わせることにより軸方向
に平行な方向の磁気突極比を大きくでき、磁気突極構造
を有することになる。
【００２４】そして、回転子３の軸方向の両端は、導電
率の高いアルミニウム、銅等の非磁性の被覆板９によっ
て覆われている。被覆板９は回転子３と同径の円盤状と
され、回転軸４が貫通している。これにより、導電性の
よい非磁性材８と被覆板９とは電気的に接続され、回転
磁界により誘導電流が流れる経路である短絡リング１０
を構成する。このとき、非磁性の被覆板９で覆う限り、
回転子３の磁気突極性は損なわれない。
率の高いアルミニウム、銅等の非磁性の被覆板９によっ
て覆われている。被覆板９は回転子３と同径の円盤状と
され、回転軸４が貫通している。これにより、導電性の
よい非磁性材８と被覆板９とは電気的に接続され、回転
磁界により誘導電流が流れる経路である短絡リング１０
を構成する。このとき、非磁性の被覆板９で覆う限り、
回転子３の磁気突極性は損なわれない。
【００２５】したがって、このような構造にすることに
より、上記短絡リング６を設けた構造と同様に、回転子
３の位置を検出しなくても固定子１によって回転磁界を
発生させたとき、非磁性材８から両側の被覆板９を通じ
て誘導電流が流れて、誘導トルクが発生し、起動時には
誘導モータとして駆動できる。また、磁気突極構造も有
しているので、回転子３の位置を検出して一定の相差角
を保って回転磁界を発生させたときには、同期運転が行
われ、リラクタンスモータとして駆動される。しかも、
回転子３の断面形状を円形にしているので、回転すると
きには空気抵抗が少なく、エネルギーロスも少なくな
り、騒音を軽減できる。
より、上記短絡リング６を設けた構造と同様に、回転子
３の位置を検出しなくても固定子１によって回転磁界を
発生させたとき、非磁性材８から両側の被覆板９を通じ
て誘導電流が流れて、誘導トルクが発生し、起動時には
誘導モータとして駆動できる。また、磁気突極構造も有
しているので、回転子３の位置を検出して一定の相差角
を保って回転磁界を発生させたときには、同期運転が行
われ、リラクタンスモータとして駆動される。しかも、
回転子３の断面形状を円形にしているので、回転すると
きには空気抵抗が少なく、エネルギーロスも少なくな
り、騒音を軽減できる。
【００２６】ここで、非磁性材８の軸近傍部分を流れる
誘導電流はトルクにほとんど関与しないため、この部分
に対応する被覆板９を削除してもよい。すなわち、図３
に示すように、被覆板１１を円環状に形成する。そし
て、回転子３の両端の周縁を切り欠いて段差１２を付け
ておき、ここに被覆板１１を嵌め込んで固定する。な
お、被覆板１１の形状は、回転子３の形状に合わせた環
状となる。
誘導電流はトルクにほとんど関与しないため、この部分
に対応する被覆板９を削除してもよい。すなわち、図３
に示すように、被覆板１１を円環状に形成する。そし
て、回転子３の両端の周縁を切り欠いて段差１２を付け
ておき、ここに被覆板１１を嵌め込んで固定する。な
お、被覆板１１の形状は、回転子３の形状に合わせた環
状となる。
【００２７】被覆板１１をこのような形状にしても、非
磁性材８とは電気的に接続されるので、誘導トルクを有
効に取り出すことができる。しかも、被覆板１１に使用
する材料を必要最小限に済ませることができるととも
に、円盤状の被覆板９を回転子３の両端に取り付ける場
合、軸方向の長さは２枚の被覆板９の厚さ分の増加があ
るが、この場合には、軸方向の長さは変わらず、小型
化、軽量化に寄与できる。
磁性材８とは電気的に接続されるので、誘導トルクを有
効に取り出すことができる。しかも、被覆板１１に使用
する材料を必要最小限に済ませることができるととも
に、円盤状の被覆板９を回転子３の両端に取り付ける場
合、軸方向の長さは２枚の被覆板９の厚さ分の増加があ
るが、この場合には、軸方向の長さは変わらず、小型
化、軽量化に寄与できる。
【００２８】また、第３実施形態のリラクタンスモータ
の構造を図４に示す。この回転子３は、第１実施形態で
示した回転子３に対して軸方向に沿ってねじれ（スキュ
ー）を加えた構造になっている。
の構造を図４に示す。この回転子３は、第１実施形態で
示した回転子３に対して軸方向に沿ってねじれ（スキュ
ー）を加えた構造になっている。
【００２９】すなわち、ケイ素綱板等の複数枚の磁性材
１３を軸方向に積み重ねる。このとき、数枚の磁性材１
３を１組として、回転軸４は揃えたまま各組毎にギャッ
プ面をずらして固定する。そして、それに沿って短絡リ
ング６を挿入すると、スキューを持った回転子３とな
る。このような構造にすることにより、トルク脈動を小
さくすることができる。
１３を軸方向に積み重ねる。このとき、数枚の磁性材１
３を１組として、回転軸４は揃えたまま各組毎にギャッ
プ面をずらして固定する。そして、それに沿って短絡リ
ング６を挿入すると、スキューを持った回転子３とな
る。このような構造にすることにより、トルク脈動を小
さくすることができる。
【００３０】さらに、図５に示すように、第２，第３実
施形態の各リラクタンスモータに対してもスキューを加
えてもよい。この場合、回転子３は円柱状であるので、
円周方向にずれた形状となる。
施形態の各リラクタンスモータに対してもスキューを加
えてもよい。この場合、回転子３は円柱状であるので、
円周方向にずれた形状となる。
【００３１】次に、各実施形態のリラクタンスモータを
駆動するための駆動装置について説明する。駆動装置
は、図６に示すように、固定子１に回転磁界を発生させ
るための駆動回路２０と、回転子３の回転数および位置
を検出する位置検出器５と、位置検出器５からの出力信
号に基づいて回転磁界の回転数を変化させるために駆動
回路２０を制御する制御回路２１とを備えている。
駆動するための駆動装置について説明する。駆動装置
は、図６に示すように、固定子１に回転磁界を発生させ
るための駆動回路２０と、回転子３の回転数および位置
を検出する位置検出器５と、位置検出器５からの出力信
号に基づいて回転磁界の回転数を変化させるために駆動
回路２０を制御する制御回路２１とを備えている。
【００３２】駆動回路２０は、ダイオードブリッジ２
２、平滑コンデンサ２３およびインバータ部２４から構
成され、インバータ部２４は、ＩＧＢＴ等のパワートラ
ンジスタのスイッチング素子２５ａ〜２５ｆと、リカバ
リーダイオード２６ａ〜２６ｆとからなる。制御回路２
１は、マイクロコンピュータ、メモリを有する主制御部
２７と、ＰＷＭ発生回路等からなるインバータ駆動部２
８とから構成される。
２、平滑コンデンサ２３およびインバータ部２４から構
成され、インバータ部２４は、ＩＧＢＴ等のパワートラ
ンジスタのスイッチング素子２５ａ〜２５ｆと、リカバ
リーダイオード２６ａ〜２６ｆとからなる。制御回路２
１は、マイクロコンピュータ、メモリを有する主制御部
２７と、ＰＷＭ発生回路等からなるインバータ駆動部２
８とから構成される。
【００３３】そして、制御回路２１は、起動時に固定子
１に回転磁界を発生させ、誘導電流によって生じる誘導
トルクで回転子３が回転を始めて所定の回転数に達した
とき、回転磁界の回転数を同期運転を行うための回転数
に切換える機能を有している。
１に回転磁界を発生させ、誘導電流によって生じる誘導
トルクで回転子３が回転を始めて所定の回転数に達した
とき、回転磁界の回転数を同期運転を行うための回転数
に切換える機能を有している。
【００３４】上記構成において、電源２９からの交流
は、ダイオードブリッジ２２で全波整流され、平滑コン
デンサ２３で平滑化された後、インバータ部２４に入力
される。リラクタンスモータＭが接続されたインバータ
部２４にてバイポーラ駆動を行なう。
は、ダイオードブリッジ２２で全波整流され、平滑コン
デンサ２３で平滑化された後、インバータ部２４に入力
される。リラクタンスモータＭが接続されたインバータ
部２４にてバイポーラ駆動を行なう。
【００３５】まず、３相交流が流れるように主制御部２
７においてＰＷＭスイッチングパターンを決定し、イン
バータ駆動部２８によってそれぞれのスイッチング素子
２５ａ〜２５ｆを駆動する。このように、固定子１の巻
線を順に励磁して回転磁界を発生させることにより、回
転子３の短絡リング６，１０に誘導電流が流れて、誘導
トルクが発生し、モータＭは誘導モータとして駆動され
る。そのため、スムーズに確実な起動を行える。
７においてＰＷＭスイッチングパターンを決定し、イン
バータ駆動部２８によってそれぞれのスイッチング素子
２５ａ〜２５ｆを駆動する。このように、固定子１の巻
線を順に励磁して回転磁界を発生させることにより、回
転子３の短絡リング６，１０に誘導電流が流れて、誘導
トルクが発生し、モータＭは誘導モータとして駆動され
る。そのため、スムーズに確実な起動を行える。
【００３６】また、回転開始のとき誘導モータとして駆
動されるため、回転方向を常にどちらか一方に容易に制
御でき、負荷に対して悪影響を与えることなく、回転開
始時の騒音の発生を防止することができる。
動されるため、回転方向を常にどちらか一方に容易に制
御でき、負荷に対して悪影響を与えることなく、回転開
始時の騒音の発生を防止することができる。
【００３７】この駆動中に、位置検出器５によって１度
刻みの回転子３の位置を検出しておく。そして、同期運
転が可能となる所定の回転数、例えば３００ｒｐｍに達
した時点で、回転子３のｄ軸と一定の相差角をもつ回転
磁界を発生するように、磁束ベクトル制御方式により主
制御部２７でスイッチングパターンを決める。これを決
定するためには、マイクロコンピュータ内に角度ごとに
対応するデータテーブルを持たせておき、このデータテ
ーブルから設定された回転数になるスイッチングパター
ンを選択する。これにより、制御を高速にかつ簡略化で
きる。
刻みの回転子３の位置を検出しておく。そして、同期運
転が可能となる所定の回転数、例えば３００ｒｐｍに達
した時点で、回転子３のｄ軸と一定の相差角をもつ回転
磁界を発生するように、磁束ベクトル制御方式により主
制御部２７でスイッチングパターンを決める。これを決
定するためには、マイクロコンピュータ内に角度ごとに
対応するデータテーブルを持たせておき、このデータテ
ーブルから設定された回転数になるスイッチングパター
ンを選択する。これにより、制御を高速にかつ簡略化で
きる。
【００３８】決められたスイッチングパターンに基づい
てインバータ駆動部２８がスイッチング素子２５ａ〜２
５ｆを駆動することにより、モータＭはスムーズに同期
運転に切り換わって、リラクタンスモータとして駆動さ
れる。
てインバータ駆動部２８がスイッチング素子２５ａ〜２
５ｆを駆動することにより、モータＭはスムーズに同期
運転に切り換わって、リラクタンスモータとして駆動さ
れる。
【００３９】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、図７，８に示すように、リラクタンスモータの回転
子３が４極の磁気突極構造であっても、短絡リング６を
設けたり、あるいは磁性材７と非磁性材８を交互に組み
合わせた構造にして短絡リング１０を構成することによ
り、起動性をよくすることができる。
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、図７，８に示すように、リラクタンスモータの回転
子３が４極の磁気突極構造であっても、短絡リング６を
設けたり、あるいは磁性材７と非磁性材８を交互に組み
合わせた構造にして短絡リング１０を構成することによ
り、起動性をよくすることができる。
【００４０】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、磁気的な突極構造を持つ回転子に、回転磁界に
より誘導電流が流れるように回転子よりも導電率の高い
短絡リングを有せしめることにより、回転磁界を発生さ
せたとき誘導トルクが得られる。これによって、非同期
運転時に流れていた誘導電流を利用することが可能とな
り、エネルギーロスを防ぐことができ、効率の向上を図
れる。
よると、磁気的な突極構造を持つ回転子に、回転磁界に
より誘導電流が流れるように回転子よりも導電率の高い
短絡リングを有せしめることにより、回転磁界を発生さ
せたとき誘導トルクが得られる。これによって、非同期
運転時に流れていた誘導電流を利用することが可能とな
り、エネルギーロスを防ぐことができ、効率の向上を図
れる。
【００４１】したがって、同期運転ができない低速回転
のときにこの誘導トルクを利用して、リラクタンスモー
タを確実に起動させることができる。すなわち、起動時
には誘導モータとして駆動され、回転子と一定の相差角
を保つように回転磁界を発生させたときにはリラクタン
ストルクを利用したリラクタンスモータとして駆動する
ことが可能になる。
のときにこの誘導トルクを利用して、リラクタンスモー
タを確実に起動させることができる。すなわち、起動時
には誘導モータとして駆動され、回転子と一定の相差角
を保つように回転磁界を発生させたときにはリラクタン
ストルクを利用したリラクタンスモータとして駆動する
ことが可能になる。
【００４２】なお、回転子を軸方向に沿ってねじれが加
えられた形状にしておくことにより、トルク脈動を小さ
くすることができ、出力の安定した信頼性の高いモータ
が得られる。
えられた形状にしておくことにより、トルク脈動を小さ
くすることができ、出力の安定した信頼性の高いモータ
が得られる。
【００４３】そのため、それぞれの特性の有利な部分を
使い分けて、起動時は、誘導トルクを利用した非同期運
転を行ない、所定の回転数に到達した時点でリラクタン
ストルクを利用した同期運転を行なう駆動方法とするこ
とにより、容易に起動ができる。また、誘導モータとし
て駆動できることにより、起動時の回転方向を任意に設
定することができ、起動前に回転子の位置を検出する必
要がなくなり、駆動制御を簡単にすることができる。
使い分けて、起動時は、誘導トルクを利用した非同期運
転を行ない、所定の回転数に到達した時点でリラクタン
ストルクを利用した同期運転を行なう駆動方法とするこ
とにより、容易に起動ができる。また、誘導モータとし
て駆動できることにより、起動時の回転方向を任意に設
定することができ、起動前に回転子の位置を検出する必
要がなくなり、駆動制御を簡単にすることができる。
【図１】本発明の第１実施形態のリラクタンスモータの
一部破断斜視図
一部破断斜視図
【図２】第２実施形態のリラクタンスモータの回転子を
示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図
示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図
【図３】第２実施形態の変形例のリラクタンスモータの
回転子の分解斜視図
回転子の分解斜視図
【図４】第３実施形態のリラクタンスモータの回転子を
示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図
示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図
【図５】他の実施形態のリラクタンスモータの回転子の
正面図
正面図
【図６】リラクタンスモータの駆動装置の回路図
【図７】第１実施形態の回転子の他の形状を示し、
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図
【図８】第２実施形態の回転子の他の形状を示し、
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図
（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図
１ 固定子
２ 突極部
３ 回転子
４ 回転軸
５ 位置検出器
６ 短絡リング
７ 磁性材
８ 非磁性材
９ 被覆板
１０ 短絡リング
１１ 環状被覆板
２０ 駆動回路
２１ 制御回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭53−59810（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−114016（ＪＰ，Ａ)
特開 昭48−77314（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−146615（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−336716（ＪＰ，Ａ)
実開 昭55−79683（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭47−12413（ＪＰ，Ｕ)
実公 昭33−6746（ＪＰ，Ｙ１)
特許142174（ＪＰ，Ｂ２)
特許120497（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02K 19/14,19/10
H02P 1/50
Claims (6)
- 【請求項１】 回転磁界を発生させる筒状の固定子と、
該固定子に挿入され突極部を有する回転子とを備え、該
回転子の突極部に対して、回転磁界により誘導電流が流
れるように前記回転子よりも導電率の高い短絡リングが
設けられ、該短絡リングは、前記突極部を貫通して両端
が前記回転子の外側に突出するように前記回転子に埋め
込まれたコイルからなることを特徴とするリラクタンス
モータ。 - 【請求項２】 回転磁界を発生させる筒状の固定子と、
該固定子に挿入され突極部を有する回転子とを備え、該
回転子は、軸方向に平行な面に沿って磁性材とこれより
導電率の高い非磁性材とを交互に重ね合わせてなり、前
記回転子の軸方向の両端の周縁に段差が付けられ、該段
差に環状の被覆板が嵌め込まれ、前記非磁性材と導電率
の高い非磁性の被覆板とが、電気的に接続されて回転磁
界により誘導電流が流れる短絡リングを構成することを
特徴とするリラクタンスモータ。 - 【請求項３】 非磁性材が最外層になるように重ね合わ
せられたことを特徴とする請求項２記載のリラクタンス
モータ。 - 【請求項４】 回転子は、軸方向に沿ってねじれが加え
られた形状にされたことを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載のリラクタンスモータ。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のリラク
タンスモータにおいて、前記固定子に回転磁界を発生さ
せるための駆動回路と、前記回転子の回転数および位置
を検出する位置検出器と、該位置検出器からの出力信号
に基づいて回転磁界の回転数を変化させるために前記駆
動回路を制御する制御回路とを備え、該制御回路は、起
動後に誘導電流によって生じる誘導トルクで前記回転子
が回転を始め、所定の回転数に達したとき、回転磁界の
回転数を同期運転を行うための回転数に切換えることを
特徴とするリラクタンスモータの駆動装置。 - 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかに記載のリラク
タンスモータに対して、起動時には、前記短絡リングに
流れる誘導電流によって生じる誘導トルクを利用した非
同期運転を行い、所定の回転数に到達した時点でリラク
タンストルクを利用した同期運転を行うことを特徴とす
るリラクタンスモータの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04500898A JP3448206B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | リラクタンスモータ並びに該モータの駆動装置および駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04500898A JP3448206B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | リラクタンスモータ並びに該モータの駆動装置および駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11252876A JPH11252876A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3448206B2 true JP3448206B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=12707354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04500898A Expired - Fee Related JP3448206B2 (ja) | 1998-02-26 | 1998-02-26 | リラクタンスモータ並びに該モータの駆動装置および駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3448206B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019155961A1 (ja) * | 2018-02-08 | 2019-08-15 | 日本電産株式会社 | リラクタンスモータおよび当該リラクタンスモータを備えるモータシステム |
| WO2019155960A1 (ja) * | 2018-02-08 | 2019-08-15 | 日本電産株式会社 | リラクタンスモータおよび当該リラクタンスモータを備えるモータシステム |
| WO2019155958A1 (ja) * | 2018-02-08 | 2019-08-15 | 日本電産株式会社 | リラクタンスモータシステム |
| CN111245310B (zh) * | 2020-02-28 | 2021-08-06 | 郑州轻工业大学 | 一种基于转矩特性的异步起动永磁同步电机快速起动方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4712413U (ja) * | 1971-03-11 | 1972-10-14 | ||
| JPS4877314A (ja) * | 1972-01-22 | 1973-10-17 | ||
| JPS49114016A (ja) * | 1973-03-06 | 1974-10-31 | ||
| US4110646A (en) * | 1976-10-05 | 1978-08-29 | Bogue Electric Manufacturing Company | AC synchronous motor having an axially laminated rotor |
| JPS5579683U (ja) * | 1978-11-27 | 1980-06-02 | ||
| JPH05336716A (ja) * | 1992-05-29 | 1993-12-17 | Kunio Fujii | ブラシレス単相半速同期電動機 |
| JPH11146615A (ja) * | 1997-11-11 | 1999-05-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リラクタンスモータ |
-
1998
- 1998-02-26 JP JP04500898A patent/JP3448206B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11252876A (ja) | 1999-09-17 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070704 Year of fee payment: 4 |
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