JP5409680B2 - 回転電機システム - Google Patents

回転電機システム Download PDF

Info

Publication number
JP5409680B2
JP5409680B2 JP2011065003A JP2011065003A JP5409680B2 JP 5409680 B2 JP5409680 B2 JP 5409680B2 JP 2011065003 A JP2011065003 A JP 2011065003A JP 2011065003 A JP2011065003 A JP 2011065003A JP 5409680 B2 JP5409680 B2 JP 5409680B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
current
rotor
pulse
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011065003A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012205326A (ja
Inventor
英治 山田
健二 平本
英雄 中井
紀元 蓑島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2011065003A priority Critical patent/JP5409680B2/ja
Priority to US13/428,265 priority patent/US8680801B2/en
Publication of JP2012205326A publication Critical patent/JP2012205326A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5409680B2 publication Critical patent/JP5409680B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/66Controlling or determining the temperature of the rotor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、ステータ巻線を有するステータと、ロータ巻線を有するロータを含み、ステータ電流を制御してロータを回転させる回転電機システムに関する。
従来から、特許文献1に記載されているように、ロータにロータ巻線を設けるとともに、ステータで発生した空間高調波を含む回転磁界によりロータ巻線に誘導電流を生じさせ、ロータ回転トルクを発生させて、ロータを回転する回転電機が知られている。
このような回転電機によれば、磁石が不要であり、比較的安価で効率的な回転電機を得ることができる。
なお、本発明に関連する先行技術文献として、特許文献1の他に特許文献2〜4が挙げられる。
特開2009−112091号公報 特開2007−185082号公報 特開2010−98908号公報 特開2010−110079号公報
ここで、回転電機では、その運転状態に応じて温度が上昇する場合があり、温度上昇を抑制する必要がある。
本発明は、複数相のステータ巻線を有し、この複数相のステータ巻線へ供給されるそれぞれ位相の異なるステータ電流に応じたステータ起磁力を発生するステータと、前記ステータにより発生されたステータ起磁力に応じてロータ電流が発生するとともに、当該ロータ電流によって磁極が形成されるように、ロータ巻線が巻回されたロータと、前記ステータ電流を制御することで、前記ロータからの出力トルクを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、所定のトルクを出力する場合に、前記ロータの温度が高いときには、低いときに比べて前記ステータ電流を増加させるとともにステータ電流にパルスを重畳することでステータ電流に対するロータ電流の比を減少させ、所定のトルクの出力を維持しつつロータ電流を減少させ、前記ステータの温度が高いときには、低いときに比べて前記ステータ電流を減少させるとともに、ステータ電流にパルスを重畳することでステータ電流に対するロータ電流の比を増加させ、所定のトルクの出力を維持しつつステータ電流を減少させる、ことを特徴とする回転電機システム。
前記制御部は、前記ロータの温度が高いときに、前記ステータ電流に重畳するパルスをステータ電流を減少する波形のパルスとし、前記ステータの温度が高いときに、前記ステータ電流に重畳するパルスをステータ電流を増加させる波形のパルスとするが好適である。
本発明によれば、ステータ電流にパルスを重畳することで、前記ステータ電流と、前記ロータ電流の比を調整することができる。従って、所定の出力トルクを出力するときに、ロータまたはステータの電流を減少してその温度を下降させることができる。
本発明の実施形態に係る回転電機システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施形態において、ステータとロータとの対向する部分の一部を示す略図である。 本発明の実施の形態において、ロータ中に磁束が流れる様子を示す模式図である。 本発明の実施の形態において、制御装置の構成を示すブロック図である。 ロータ電流と、ステータ電流に応じた出力トルクと、損失を示す図である。 パルスの重畳とロータ電流の関係を示す図である。 パルスの重畳とロータ電流の関係を示す図である。 出力トルクを維持しつつロータ電流、ステータ電流を変更することを示す図である。 本発明の他の実施の形態において、ロータ巻線に流れる電流の様子を示す模式図である。 本発明の他の実施の形態において、ロータ巻線、共通巻線に流れる電流の様子を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図1は、実施形態に係る回転電機システム全体構成を示す図である。回転電機システム34は、電動機または発電機として機能する回転電機10と、回転電機10への駆動電流を制御するインバータ36と、インバータ36のスイッチングを制御する制御装置38と、蓄電装置40とを備える。なお、回転電機10は、モータ、モータ・ジェネレータとも呼ばれる。
このような回転電機システム34は、例えば、車両用走行動力発生装置として車両に搭載される。車両としては、エンジンと走行用モータとを駆動源として備えるハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車等が挙げられる。
蓄電装置40は、通常リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池など充放電可能な二次電池により構成される。蓄電装置40の出力電圧は、例えば300〜500V程度であり、この出力がインバータ36に供給される。ここで、蓄電装置40とインバータ36との間にDC/DCコンバータを配置して、蓄電装置40の電圧を昇圧してインバータ36に供給可能とすることも好適である。この場合には、回転電機10の出力トルクに応じてインバータ36の入力電圧を変更することもできる。
蓄電装置40の正極及び負極は、インバータ36の正極母線と負極母線とにそれぞれ接続されており、この正極母線と負極母線間にはコンデンサ68が接続されて、正極母線と負極母線間の電圧(インバータ入力電圧)を安定化させている。
インバータ36は、U相、V相、W相の3相のアームAu,Av,Awを備え、各相アームAu,Av,Awは、それぞれ2つのスイッチング素子Swを直列に接続して構成されている。スイッチング素子Swには、通常IGBT等のパワートランジスタが用いられる。また、各スイッチング素子Swには、スイッチング素子Swが流す電流の方向と反対方向の電流を流すためのダイオードDiが並列接続されている。そして、各アームAu,Av,Awの中点は、回転電機10の対応する相のステータ巻線28u,28v,28wの一端側に接続されている。ステータ巻線28u,28v,28wは、同じ相のステータ巻線同士は互いに直列に接続され、異なる相のステータ巻線28u,28v,28wの他端は共通接続され、ここが中性点になっている。
制御装置38は、例えば車両のアクセルペダルセンサ(図示せず)等から入力される出力トルク指令信号に応じて回転電機10の目標トルクを算出し、回転電機10の出力トルクが目標トルクに一致するように、各スイッチング素子Swのスイッチング動作を制御する。
このために、制御装置38には、3相のうち、少なくとも2相のステータ巻線(例えば28v,28w)側に設けられた電流センサ70で検出された電流値を表す信号と、レゾルバ等の回転角度検出部82(図4)で検出された回転電機10のロータ14の位置(回転角度θ)を表す信号とがそれぞれ入力される。そして、制御装置38は、ロータ14の回転角度θに応じてスイッチング素子Swのオンオフを制御して各相のステータ巻線28u,28v,28wへの電流の位相を制御するとともに、スイッチング素子SwをPWM制御して各相のステータ巻線28u,28v,28wに流れる電流の振幅を制御することにより、回転電機10の出力トルクを制御する。
なお、制御装置38は、CPU、メモリ等を有するマイクロコンピュータを含むもので、機能ごとに分割された複数の制御装置により構成することもできる。
このように、制御装置38は、インバータ36を構成する各スイッチング素子Swのスイッチングにより蓄電装置40からの直流電力を、u相、v相、w相の3相の交流電力に変換して、ステータ巻線28u,28v,28wの各相に供給する。従って、ステータ巻線28u,28v,28wに流す交流電流の位相(電流進角)および振幅を制御することで、ロータ14(図2)の出力トルクを制御できる。
「回転電機の構成」
図2に、回転電機10の構成が示されている。このように、回転電機10は、互いに径方向に対向配置されたステータ12と内側に同心配置されたロータ14とを備える。
ステータ12では、円環状のステータコア26の周方向複数個所に中心方向に向くティース30が所定間隔をおいて設けられ、ここにステータ巻線28u,28v,28wが集中巻きで巻装されている。
一方、ロータ14では、円筒状のロータコア16の周方向複数個所に半径方向外側に向けて突出された突極19が設けられ、周方向の1つおきの、第1の組の突極19に巻装した複数の第1ロータ巻線42nが第1ロータ巻線回路44を構成する。また、第1の組の突極19に隣接する第2の組の突極19に巻装した複数の第2ロータ巻線42sが第2ロータ巻線回路46を構成する。そして、第1ロータ巻線回路44には、1つのダイオード21nが配置され、第2ロータ巻線回路46には1つのダイオード21sが配置され、これによって第1ロータ巻線回路44と、第2ロータ巻線回路46における電流方向が決定される。なお、この構成は、電流方向の規制という点では、各突極19に巻装された第1ロータ巻線42nと、第2ロータ巻線42sに、それぞれ1ずつのダイオード21n,21sを接続したのと同じである。
そして、ステータ12で生成される空間高調波を含む回転磁界による誘導起電力により、対応するロータ巻線42n,42sにそれぞれ一方向の電流が流れ、ロータ14の周方向に隣り合うロータ巻線42n,42sに流れる電流の方向が、交互に異なることになり、隣り合う突極19の極性は反対になる。図示の状態では、第1ロータ巻線回路44の突極19の先端にはN極、第2ロータ巻線回路46の突極19の先端側にはS極が形成される。
ここで、ロータ14の周方向に関するロータ巻線42n,42sの幅w(ロータ巻線42の中心が形成する円の直径)の和(w×突極19の数p)は、ロータ14の電気角で180°に相当する幅(π×r(半径))よりも短く設定し、ロータ巻線42n,42sは、それぞれ突極19に短節巻きで巻装している。より好ましくは、ロータ14の周方向に関するロータ巻線42n,42sの幅の和w×pは、ロータ14の電気角で90°に相当する幅(π×r/2)に等しく、あるいはほぼ等しくしている。
ロータ14の隣り合う2つの突極19を考えると、図3に模式図で示すように、2つの突極19に巻装されたロータ巻線42n,42sにダイオード21n,21sで方向を規制された誘導電流が流れ、図3に矢印αで示すように磁束が流れ、各突極19が隣り合う突極19同士が異なる磁極として磁化する。ダイオード21n,21sにより電流が流れる方向は決定されているため、各突極19は常に同じ極性の磁極に磁化されることになる。
「制御装置の構成」
図4は制御装置38のうち、インバータ制御部の構成を示す図である。制御装置38は、電流指令算出部(図示せず)と、パルス生成部84、パルス重畳部86と、減算部74,75と、PI演算部76,77と、3相/2相変換部78と、2相/3相変換部80と、図示しないPWM信号生成部及びゲート回路とを含む。また、回転電機10には、ロータ角度θを検出する回転角度検出部82と、ステータ温度計86と、ロータ温度計88が設けられている。なお、ロータ温度およびステータ温度は、供給電力の積算などによって算出または推定するようにしてもよい。
電流指令算出部は、予め作成されたテーブル等にしたがって、ユーザから入力される加速指示(出力トルク指令)に応じて算出される回転電機10のトルク指令値(目標トルク)に応じて、周知のベクトル制御におけるd軸、q軸に対応する電流指令値Id*,Iq*を算出する。図2に示すように、d軸は、回転電機10の周方向に関してロータ巻線42n,42sの巻回中心軸方向、q軸はd軸に対し電気角で90度進んだ方向である。
3相/2相変換部78は、回転電機10に設けられた回転角度検出部82により検出された回転電機10の回転角度θと、電流センサ70により検出された2相の電流(例えばV相、W相の電流Iv,Iw)とから、2相の電流であるd軸電流値Id,q軸電流値Iqとを算出する。
電流指令算出部において算出され電流指令値Id*,Iq*は、それぞれ減算部74,75に供給され、ここで3相/2相変換部78からのd軸電流Idとの偏差δId,δIqが求められ、これがPI演算部76,77に入力される。
PI演算部76,77は、それぞれに入力された偏差δId,δIqについて、所定ゲインによるPI演算を行って、計測したd軸電流、q軸電流を、目標に合致させる、d軸電圧指令値Vd*、q軸電圧指令値Vq*を算出する。
2相/3相変換部80は、PI演算部76,77から入力された各電圧指令値Vd*,Vq*に基づいて、回転電機10の回転角度θから得られた、1.5制御周期後に位置すると予測される予測角から、u相、v相、w相の3相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変換する。
これら電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*はパルス重畳部86に入力され、ここでパルス生成部84から供給されるパルスが重畳され、パルスが重畳された各相の電圧指令Vu+,Vv+,Vw+値に変換される。なお、指令値についてのパルスの重畳であり、パルスに対応する数値の加算または減算によってパルスが重畳される。
また、パルス生成部84には、ステータ温度計86と、ロータ温度計88で検出されたステータ温度と、ロータ温度が供給されている。パルス生成部72は、ステータ温度と、ロータ温度に基づいて、各相のステータ電流に重畳するパルスを生成するが、これについては後述する。
電圧指令値Vu+,Vv+,Vw+は、図示しないPWM信号生成部で対応するデューティー比のPWM信号に変換され、PWM信号は、図示しないゲート回路に出力される。ゲート回路は、各相のPWM信号に応じて対応するスイッチング素子Swをオンオフを制御する。このようにして、制御装置38は、ステータ巻線28u,28v,28wを制御して、回転電機10のd軸電流Id、q軸電流Iqが電流指令値Id*,Iq*に一致するようにインバータ36が制御され、回転電機10の出力トルクが目標トルクに一致するように制御される。
なお、図4においては、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に対し、パルスを重畳したが、電流指令値Id*,Iq*に重畳してもよい。
「パルス電流の重畳」
ここで、回転電機10の出力トルクについて考えると、この出力トルクは、
(出力トルク)=(誘導電流によるトルク)+(リラクタンストルク)
である。これを式で表すと、次のようになる。
(出力トルク)=pn[(Mrqsinβ/√6Nrs)ATr・ATs
+{((Lq−Ld)sin2β)/3Ns 2}ATs 2
ここで、pnは極対数(8極であれば4)、Mrqは相互インダクタンス、Lq,Ldはそれぞれq軸、d軸のインダクタンス、βは位相(電気進角)、Nr,Nsはそれぞれロータ巻線、ステータ巻線の巻数である。
また、ATr,ATsは、それぞれロータ起磁力、ステータ起磁力であるが、それぞれの巻数Nr,Nsで除算することで、ロータ電流、ステータ電流となり、巻数Nr,Nsは予めわかっているため、ロータ起磁力ATr、ステータ起磁力ATsの比は、基本的にロータ電流とステータ電流の比と同じことになる。従って、以下の説明における、ロータ起磁力、ステータ起磁力は、ロータ電流、ステータ電流と読み替えることができる。
ここで、上述の2つの式からわかるように、出力トルクはロータ起磁力およびステータ起磁力によって決定される。
そこで、ステータ起磁力(ステータ電流)、ロータ起磁力(ロータ電流)と、出力トルクの関係を調べた結果を図5に示す。図において、横軸がステータ起磁力(ステータ電流)、縦軸がロータ起磁力(ロータ電流)であり、実線で示したのが等トルクラインである。等トルクラインは、出力トルクが一定のラインであり、そのライン上であれば同じ出力トルクが得られる。なお、この例の計算結果では、図中引き出し線で示した等トルクラインが、トルク=50Nmのラインである。
図6、図7には、1つの相のステータ電流と、ロータ電流の状態が示してある。ステータ電流にパルスが重畳されていない場合、ロータ電流は、下図において実線で示したように、正弦波状のステータ電流の変化に応じた磁界の影響で、一定の電流が流れる。ところが、ステータ電流にパルスが印加されると、パルスによるステータ電流の変化に応じて、ロータ巻線に鎖交する磁束が大きく変化し、これに応じたロータ電流が流れる。
図6の例では、ステータ電流に電流を減少させるパルスを重畳する。この例では、振幅の最も大きい、電気角90度、270度の位置に凹部となるパルスを重畳している。これによって、ロータ電流はステータ電流の急激な減少に応じた磁束の減少に応じて増加し、その後のステータ電流の急激な増加に応じて大きく減少し、その後パルスなしの状態のロータ電流に戻る。パルスによる最も急激な変化は、ロータ電流を減少させる方向の磁束変化であり、このようなパルスの重畳によって、ロータ平均電流は減少することになる。
また、このタイミングは、他の2相の極性が反対で、1/2の大きさの電流がそれぞれ流れるタイミングであり、各相の電流についてアンバランスになることを防止できる。例えば、U相の電流にパルスを重畳した場合には、V相、W相の電流は、極性が反対で、大きさが1/2の電流にそれぞれなる。UVWの3相の電流について、すべて同じタイミングで、パルスを重畳することで、各相の電流量をバランスすることが可能となるため、すべての相の電流にパルスを重畳することが好ましい。一方、パルスの重畳は、1周期毎にすべて行う必要はなく、3周期に1度パルスを重畳することを各相において行ったり、さらに、少ない頻度で行ってもよい。
また、重畳するパルスの大きさにより、ロータ電流を変更できるので、重畳するパルスの大きさを目標に応じて決定することが好適であるが、パルス重畳の頻度を変更することでロータ電流を変更してもよい。さらに、重畳するパルスの大きさと、パルス重畳の頻度の両方を制御することが特に好適である。
図7の例では、ステータ電流に重畳されるパルスは、ステータ電流を増加させる波形となっている。従って、このようなパルスの重畳によって、ロータ平均電流は増加する。なお、パルス重畳のタイミングも図6と同様にすることが好適である。
ここで、パルスの重畳によってステータ電流が変化するが、ステータ電流自体はPWM制御によって任意に制御できる。そして、回転電機システムが、目標トルクに応じてフィードバック制御されるため、出力トルクが目標トルクより小さければステータ電流が増加され、出力トルクが目標トルクより大きければステータ電流が減少されて、出力トルクが目標トルクに維持される。
また、パルスの大きさとロータ電流の変化量の関係は、例えば回転数など運転状態を含め予め調べておき、マップなどに記憶しておくことで、適切なロータ電流制御を行うことができる。なお、ロータ14に電流計を設け、出力をスリップリングなどで取り出せば、実際のロータ電流を計測することも可能である。
上述のように、一定のトルクを得るためには、対応するロータ起磁力(ロータ電流)とステータ起磁力(ステータ電流)が必要であり、通常の場合ステータ起磁力とロータ起磁力の比は、回転電機10の構成によって決定されてしまうので、変更することはできない。
ところが、本実施形態では、パルスの重畳によって、ステータ電流の変化に比べ、ロータ電流を大きく変化させることが可能であり、ロータ電流を任意に制御することができる。
すなわち、本実施形態では、パルスの重畳という手段を用いることによって、ステータ起磁力(ステータ電流)とロータ起磁力(ロータ電流)の比を変更する。
そして、同じトルクを得る際のステータ起磁力とロータ起磁力をステータ12、ロータ14の温度に応じて設定する。すなわち、ステータ温度が所定の上限値に至った場合には、パルス重畳によりロータ電流を増加し、ステータ電流を減少することで、ステータ温度を下降させる。一方、ロータ温度が所定の上限値に至った場合には、パルス重畳によりステータ電流を増加し、ロータ電流を減少することで、ロータ温度を下降させる。これによって、ステータ12、ロータ14のいずれか一方の温度が上昇した場合に、出力トルクを維持しつつ、温度上昇したステータ12、ロータ14のいずれか一方の温度を下降させることができる。なお、ステータ12、ロータ14の両方の温度が上昇した場合に、出力トルクを低下させたり、運転を停止して、回転電機10における焼損などの発生を防止する。
図8に示したように、パルスを重畳しない場合のロータ電流Ir0とステータ電流Is0がb点であり、ロータ温度が上昇した場合、ロータ電流が小さなa点に移動することでロータ温度を下降させることができる。一方、b点で運転している際に、ステータ温度が上昇した場合、ステータ電流が小さなc点に移動することでステータ温度を下降させることができる。
このように、上記実施形態によれば、ステータ温度あるいはロータ温度が上昇した場合に、パルス重畳によって温度上昇を抑制することができる。また、ステータ温度とロータ温度の差分が大きくなったときに、高温側の方の温度を下降させるようにパルスを重畳することも好適である。このとき、判定値をもってもよく、前記差分が同判定値を超えた場合に、前記制御を実行してもよい。
なお、ロータ温度88は、ロータ14に取り付け、検出信号をスリップリングなどを利用して取り出せばよい。
図9には、ロータ巻線についての他の構成例が示してある。この例では、図において左側に示された突極(ティース)19nにロータ巻線42nが巻回され、図において右側に示された突極(ティース)19sにロータ巻線42sが巻回されている。また、これらロータ巻線42n,42sの一端には、ダイオード21n,21sのアノードがそれぞれ接続され、これらダイオード21n,21sのカソード同士が接続されている。そして、このダイオード21n,21sのカソード同士の接続点には、ロータ巻線42nが巻回された突極19の根元側に巻回された共通巻線92nの一端が接続され、この共通巻線92nの他端は、ロータ巻線42sが巻回された突極19の根元側に巻回された共通巻線92sの一端に接続されている。さらに、この共通巻線92sの他端がロータ巻線42n,42sの他端に共通接続されている。
このような構成により、ロータ巻線42nには、ダイオード21nで規制される方向の電流のみが流れ、この電流によってロータ巻線42nが巻回される突極19nはN極に励磁され、ロータ巻線42sには、ダイオード21sで規制される方向の電流のみが流れ、この電流によってロータ巻線42sが巻回される突極19sはS極に励磁される。また、共通巻線92n,92sは直列接続されているため、ダイオード21n,21sのカソードから流れてくる方向の電流が供給巻線92n,92sを順に流れるが、これらの電流によって、共通巻線92nはそれが巻回されている突極19nをN極に励磁し、共通巻線92nはそれが巻回されている突極19sをS極に励磁する。
従って、ロータ巻線42nに誘導電流が流れると、この電流がダイオード21nを介し、共通巻線92n,92sを流れ、共通巻線92nに流れる電流によって突極19nがN極に励磁されるとともに、共通巻線92sに流れる電流によって、突極19sがS極に励磁される。
すなわち、図10に示すように、ステータ巻線によって生起された回転磁界によって突極19nがN極に励磁されるタイミングでは、ロータ巻線42n、共通巻線92n,92sに誘導電流が流れる。ステータ巻線によって生起された回転磁界によって突極19sがS極に励磁されるタイミングでは、ロータ巻線42s、共通巻線92n,92sに誘導電流が流れる。従って、いずれのタイミングにおいても、誘導電流により突極19n,19sがそれぞれN極、S極に励磁されることになり、ロータ巻線42nに誘導電流が流れるタイミングおよびロータ巻線42sに電流が流れるタイミングのいずれにおいても、巻線のターン数を大きくとれ、誘導電流を低減することが可能になる。従って、ロータ側の巻線における銅損を低減することが可能になる。
例えば、共通巻線92n,92sを利用しない場合のロータ巻線42n,42sの巻回数が60ターンであり、この例において、ロータ巻線42n,42sの巻回数をそれぞれ20ターン、共通巻線92n,92sの巻回数をそれぞれ40ターンとすると、本例におけば、常に100ターンの巻線に誘導電流を流すことになる。この場合、ロータ巻線42n,42sに流れる電流を40%程度低減することが可能になる。
なお、突極19nをN極に励磁し、突極19sをS極に励磁するのであれば、ダイオード21n,21s、ロータ巻線42n,42sの巻回方向、共通巻線92n,92sの巻回方向はどのような態様としてもよい。
以上、好適な実施形態について記載したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、他の形態にも適用することができる。
10 回転電機、12 ステータ、14 ロータ、16 ロータコア、19 突極、21(21n,21s) ダイオード、26 ステータコア、28(28u,28v,28w) ステータ巻線、30 ティース、34 回転電機システム、36 インバータ、38 制御装置、40 蓄電装置、42(42n,42s) ロータ巻線、44 第1ロータ巻線回路、46 第2ロータ巻線回路、68 コンデンサ、70 電流センサ、72 パルス生成部、74,75 減算部、76,77 PI演算部、78 3相/2相変換部、80 2相/3相変換部、82 回転角度検出部、84 パルス生成部、86 パルス重畳部、86 ステータ温度計、88 ロータ温度計。

Claims (2)

  1. 複数相のステータ巻線を有し、この複数相のステータ巻線へ供給されるそれぞれ位相の異なるステータ電流に応じたステータ起磁力を発生するステータと、
    前記ステータにより発生されたステータ起磁力に応じてロータ電流が発生するとともに、当該ロータ電流によって磁極が形成されるように、ロータ巻線が巻回されたロータと、
    前記ステータ電流を制御することで、前記ロータからの出力トルクを制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、所定のトルクを出力する場合に、
    前記ロータの温度が高いときには、低いときに比べて前記ステータ電流を増加させるとともにステータ電流にパルスを重畳することでステータ電流に対するロータ電流の比を減少させ、所定のトルクの出力を維持しつつロータ電流を減少させ、
    前記ステータの温度が高いときには、低いときに比べて前記ステータ電流を減少させるとともに、ステータ電流にパルスを重畳することでステータ電流に対するロータ電流の比を増加させ、所定のトルクの出力を維持しつつステータ電流を減少させる、
    ことを特徴とする回転電機システム。
  2. 請求項1に記載の回転電機システムであって、
    前記制御部は、
    前記ロータの温度が高いときに、前記ステータ電流に重畳するパルスをステータ電流を減少する波形のパルスとし、
    前記ステータの温度が高いときに、前記ステータ電流に重畳するパルスをステータ電流を増加させる波形のパルスとすることを特徴とする回転電機システム。

JP2011065003A 2011-03-23 2011-03-23 回転電機システム Expired - Fee Related JP5409680B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011065003A JP5409680B2 (ja) 2011-03-23 2011-03-23 回転電機システム
US13/428,265 US8680801B2 (en) 2011-03-23 2012-03-23 Rotating electrical machine system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011065003A JP5409680B2 (ja) 2011-03-23 2011-03-23 回転電機システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012205326A JP2012205326A (ja) 2012-10-22
JP5409680B2 true JP5409680B2 (ja) 2014-02-05

Family

ID=46876784

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011065003A Expired - Fee Related JP5409680B2 (ja) 2011-03-23 2011-03-23 回転電機システム

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8680801B2 (ja)
JP (1) JP5409680B2 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5626306B2 (ja) * 2012-10-09 2014-11-19 トヨタ自動車株式会社 回転電機制御システム
KR101531525B1 (ko) * 2012-10-31 2015-06-25 엘지전자 주식회사 전기자동차용 구동모터 및 이의 제어방법
US11418140B2 (en) * 2013-07-23 2022-08-16 Atieva, Inc. Induction motor flux and torque control
DE102015202305A1 (de) * 2015-02-10 2016-08-11 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrischen Maschine, Kraftfahrzeug
FR3041191B1 (fr) * 2015-09-16 2017-09-15 Renault Sas Systeme et procede de commande d'une machine electrique limitant son entree en mode de commande degradee
MX2023001303A (es) 2020-07-31 2023-03-07 Tau Motors Inc Distribución de potencia dentro de una máquina eléctrica con bobinados de rotor rectificados.
WO2022026956A1 (en) * 2020-07-31 2022-02-03 Tau Motors, Inc. Power distribution within an electric machine
DE102021205863A1 (de) * 2021-06-10 2022-12-15 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Betreiben eines Leistungsstrangs

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5120586B2 (ja) 2005-06-28 2013-01-16 株式会社デンソー 界磁巻線型同期機
CN101218740B (zh) 2005-07-06 2011-02-09 艾康有限公司 电动机
JP2008061453A (ja) * 2006-09-01 2008-03-13 Denso Corp 車載用モータ制御装置
JP4493639B2 (ja) * 2006-10-24 2010-06-30 三菱電機株式会社 回転電機の制御装置
JP4572907B2 (ja) * 2007-03-29 2010-11-04 トヨタ自動車株式会社 モータ制御装置、制御方法及び制御プログラム
JP5302527B2 (ja) 2007-10-29 2013-10-02 株式会社豊田中央研究所 回転電機及びその駆動制御装置
JP5097081B2 (ja) 2008-10-20 2012-12-12 株式会社日本自動車部品総合研究所 界磁巻線型同期機
JP5104721B2 (ja) * 2008-10-29 2012-12-19 株式会社デンソー 界磁巻線型同期機の制御装置及び制御システム
JP2011015515A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Nissan Motor Co Ltd 電動機の制御システムおよび電動機の制御方法
JP5363913B2 (ja) * 2009-08-18 2013-12-11 株式会社豊田中央研究所 回転電機駆動システム
US8421391B2 (en) * 2010-05-12 2013-04-16 GM Global Technology Operations LLC Electric motor stator winding temperature estimation systems and methods
JP5781785B2 (ja) 2011-02-15 2015-09-24 トヨタ自動車株式会社 回転電機駆動システム

Also Published As

Publication number Publication date
US8680801B2 (en) 2014-03-25
US20120242272A1 (en) 2012-09-27
JP2012205326A (ja) 2012-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5409680B2 (ja) 回転電機システム
JP5718668B2 (ja) 回転電機駆動システム
JP5781785B2 (ja) 回転電機駆動システム
CN107161030B (zh) 旋转电机驱动装置的控制装置
US9054613B2 (en) Motor drive apparatus and vehicle with the same mounted thereon
US8497645B2 (en) Control device for electric motor drive device
JP5471259B2 (ja) 制御装置
US8742710B2 (en) Rotary electric machine system
JP5803559B2 (ja) 回転電機制御装置
JP4007344B2 (ja) 電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びプログラム
JP4032516B2 (ja) 自動車用電動駆動装置
Gu et al. Driving and braking control of PM synchronous motor based on low-resolution hall sensor for battery electric vehicle
JP2007274779A (ja) 電動駆動制御装置及び電動駆動制御方法
JP5082495B2 (ja) 電動回転機の電源制御装置
JPWO2019102539A1 (ja) 回転電機制御装置及び電動車両
JP2012138982A (ja) モータ制御装置及び電気機器
JP5194608B2 (ja) 回転電機制御装置
JP2009296835A (ja) モータ制御装置
JP6485261B2 (ja) モータ制御装置
JP5623346B2 (ja) 回転電機駆動システム
JP6928149B1 (ja) 交流回転電機の制御装置
JP6405960B2 (ja) スイッチトリラクタンスモータの制御装置
JP2014166074A (ja) 磁石レス巻線界磁モータの駆動回路
JP6172500B2 (ja) モータ制御装置
JP2009296834A (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130305

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130424

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20130531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130531

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131105

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees