JP4853232B2 - 回転電機装置 - Google Patents
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Description
本実施形態における走行モータ10を作動させた第1シミュレーションの結果を以下に説明する。本シミュレーションでは、インダクタンスL、抵抗Rr及び励磁周期t0を変更して実験例1から実験例3の3つの態様で実験を行った。実験例1から実験例3では、同期電流Itu,Itv,Itwの1周期(同期周期t2)を1500×10^(−6)sとした。実験例1では、Rr/Lの値を230と設定し、励磁周期t0を750×10^(−6)sとした。すなわち、励磁周期t0を同期周期t2よりも短く設定した。また、ロータ励磁用電流Ifu,Ifv,Ifwは、同期電流Itu,Itv,Itwにおける予め定められた所定の位相で重畳されるとともに、重畳角度周期が等間隔となるようにした。実験例2は、Rr/Lの値を実験例1の1/4に設定している点が異なっているが他は実験例1と同様である。また実験例3は、励磁周期t0を実験例1の1/3に設定している点が異なっているが他は実験例1と同様である。
図10は実験例1における各相の同期電流Itu,Itv,Itwにロータ励磁用電流Ifu,Ifv,Ifwを重畳した各相電流Iu,Iv,Iwの電流と、ロータコイル23に生じる励磁電流Irとを示す波形図である。なお図10では、各相電流Iu,Iv,Iwの電流を実線で、励磁電流Irを二点鎖線で示している。図11は実験例1におけるロータ20に生じるトルクの波形図である。
図12は実験例2における各相の同期電流Itu,Itv,Itwにロータ励磁用電流Ifu,Ifv,Ifwを重畳した各相電流Iu,Iv,Iwの電流と、ロータコイル23に生じる励磁電流Irとを示す波形図である。なお図12では、各相電流Iu,Iv,Iwの電流を実線で、励磁電流Irを二点鎖線で示している。図13は実験例2におけるロータ20に生じるトルクの波形図である。
図14は実験例3における各相の同期電流Itu,Itv,Itwにロータ励磁用電流Ifu,Ifv,Ifwを重畳した各相電流Iu,Iv,Iwの電流と、ロータコイル23に生じる励磁電流Irとを示す波形図である。なお図14では、各相電流Iu,Iv,Iwの電流を実線で、励磁電流Irを二点鎖線で示している。図15は実験例3におけるロータ20に生じるトルクの波形図である。
本実施形態における走行モータ10を作動させた第2シミュレーションの結果を以下に説明する。本シミュレーションは、インダクタンスL、抵抗Rrを所定値に固定した状態で行った。そして、ロータ20の回転速度が1000、2000、3000(rpm)の3つの場合について、同期電流Itu,Itv,Itwの1周期(同期周期t2)あたりのロータ励磁用電流Ifu,Ifv,Ifwのパルス数n(以下「同期周期t2あたりのパルス数n」という)を変えた際の平均励磁電流Ira及び平均励磁電力Pを計測した。
t0=t2/n
の関係がある。そして、ロータ20の回転速度が増加すると同期周期t2は短くなるので、励磁周期t0も短くなる。したがって、図16に示すように、同期周期t2あたりのパルス数nを固定した場合、ロータ20の回転速度が増加するほど平均励磁電流Iraは大きくなる。また、同一の回転速度でみた場合、すなわち同期周期t2が同一の場合には、同期周期t2あたりのパルス数nが増加するほど励磁周期t0が減少するので、平均励磁電流Iraは大きくなる。
図17はこの関係を図示したものである。図17に示すように、同期周期t2あたりのパルス数nが増加すると平均励磁電力Pが増加する傾向にあることがわかる。
上記シミュレーション1では、ロータコイル23の抵抗RrとインダクタンスLとの比又は励磁周期t0を適切な値に設定することにより、励磁電流Irの減衰を抑制してトルクリップルを抑制した。しかし、抵抗RrとインダクタンスLとの比及び励磁周期t0の両者を適切な値に設定してもよいことは勿論である。
シミュレーション2では、励磁周期t0を適切な値に設定することで、平均励磁電力Pあたりの平均励磁電流Iraを極大とし、効率よくトルクを発生させた。しかし、抵抗Rr又はインダクタンスLを適切な値に設定することで、平均励磁電力Pあたりの平均励磁電流Iraを極大とし、効率よくトルクを発生させるようにしてもよい。すなわち、励磁周期t0、抵抗Rr又はインダクタンスLの少なくとも一つに関して、平均励磁電力Pあたりの平均励磁電流Iraを極大とするように、励磁周期t0、抵抗Rr及びインダクタンスLを適切な値に設定してもよい。
式(2)又は式(3)の少なくとも一方を満たすとともに、式(4)が励磁周期t0、抵抗Rr又はインダクタンスLの少なくとも一つに関して極大となるように設定してもよい。これにより、トルクリップルを抑制しつつ、効率よくトルクを発生させることが可能となる。
上記実施形態では、ロータ励磁用電流Ifu,Ifv,Ifwの励磁周期t0を同期電流Itu,Itv,Itwの同期周期t2よりも短く設定した。しかし、励磁周期t0を同期周期t2より短くすることは本発明に必須の要件ではない。すなわち、ロータ20の回転速度が大きくなれば同期周期t2は小さくなる。そのため、励磁周期t0を同期周期t2よりも長く設定したとしても、励磁周期t0の絶対的な値は過大とならない。したがって、ロータ20の回転速度によっては、励磁周期t0を同期周期t2より長く設定することも可能である。
上記実施形態では、ロータコアティース部26に磁石を埋設しない構成とした。しかし、図19に示すように、ロータコアティース部26に磁石26aを埋設し、磁石26aによりロータ20の励磁を補助する構成としてもよい。このような構成を採用した走行モータ10においても、本発明を適用することが可能である。
Claims (9)
- 多相の電機子巻線が巻装されたステータ、及び界磁巻線が巻装され前記ステータに対面しつつ回転可能なロータを有する同期機と、
直交電力変換を行い、前記電機子巻線に交流電力を供給するインバータと、
前記ロータの回転位置に対応した回転磁界を形成する同期電流に前記同期電流とは異なる波形のロータ励磁用電流を所定周期で重畳させた電機子電流を前記電機子巻線に流すように前記インバータを制御する制御部とを備える回転電機装置であって、
前記ロータ励磁用電流により誘導される誘導電流の流れを一方向に規制する電流規制回路を設けて前記界磁巻線を構成し、
前記ロータ励磁用電流を重畳する直前における前記界磁巻線を流れる誘導電流値を、前記ロータ励磁用電流により誘導された初期誘導電流値の1/2以上としたことを特徴とする回転電機装置。 - 多相の電機子巻線が巻装されたステータ、及び界磁巻線が巻装され前記ステータに対面しつつ回転可能なロータを有する同期機と、
直交電力変換を行い、前記電機子巻線に交流電力を供給するインバータと、
前記ロータの回転位置に対応した回転磁界を形成する同期電流に前記同期電流とは異なる波形のロータ励磁用電流を重畳させた電機子電流を前記電機子巻線に流すように前記インバータを制御する制御部とを備える回転電機装置であって、
前記ロータ励磁用電流により誘導される誘導電流の流れを一方向に規制する電流規制回路を設けて前記界磁巻線を構成し、
前記界磁巻線を流れる誘導電流の平均値を、前記ロータ励磁用電流により誘導された初期誘導電流値の1/2以上としたことを特徴とする回転電機装置。 - 多相の電機子巻線が巻装されたステータ、及び界磁巻線が巻装され前記ステータに対面しつつ回転可能なロータを有する同期機と、
直交電力変換を行い、前記電機子巻線に交流電力を供給するインバータと、
前記ロータの回転位置に対応した回転磁界を形成する同期電流に前記同期電流とは異なる波形のロータ励磁用電流を重畳させた電機子電流を前記電機子巻線に流すように前記インバータを制御する制御部とを備える回転電機装置であって、
前記ロータ励磁用電流により誘導される誘導電流の流れを一方向に規制する電流規制回路を設けて前記界磁巻線を構成し、
前記界磁巻線の抵抗をRr、インダクタンスをL、前記ロータ励磁用電流の重畳周期をt0、前記電機子巻線に流れる電流をIs、前記電機子巻線の巻線抵抗をRs、前記初期誘導電流値をIri、前記ロータ励磁用電流の重畳時間をt1とした場合、
- 前記制御部は、前記同期電流の周期よりも短い周期で前記ロータ励磁用電流を重畳させるように前記インバータを制御することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の回転電機装置。
- 前記制御部は、同期電流における予め定められた所定の位相で前記ロータ励磁用電流を重畳させるように前記インバータを制御することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の回転電機装置。
- 前記制御部は、前記ロータ励磁用電流の重畳角度周期が等間隔となるように前記インバータを制御することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の回転電機装置。
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