JP5543186B2 - Switched reluctance motor drive system - Google Patents

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Description

本発明は、複数の凸極を有する回転子と、該回転子の内側に配置され、凸部に励磁コイルが巻かれた構造の複数の磁極とを有する固定子とを備え、前記固定子の該複数の磁極の励磁コイルに順次電流を供給することにより、前記固定子の外側に配置される前記回転子を回転させるようにしたスイッチドリラクタンスモータの駆動システムに関する。
The present invention includes a rotor having a plurality of convex poles, and a stator having a plurality of magnetic poles arranged inside the rotor and having an excitation coil wound around the convex portion. by successively supplying current to the exciting coil of the plurality of magnetic poles relates to a switched reluctance motor drive system which is adapted to rotate the rotor which is disposed outside the stator.

これまで広く知られた電気モータ駆動システムとして、(1)PWM(Pulse Width Modulation)インバータ及び3相同期電動機により構成されるもの、(2)PWMインバータ及び3相誘導電動機により構成されるものが知られている。これらは、昭和40年代に提案され、パワーエレクトロニクスと電子回路技術の発展よって、エレベータ、電気車、クレーン、エアコン、電気自動車、ハイブリッド車に広く用いられている。上記電気モータシステムは、古典的な電気モータシステムに対して制御性の良さから普及してきた。しかし、CO2低減や希少資源の重要性が認識されるようになった近年では、これまでの電気モータ駆動システムをそのまま踏襲うることは、次のような問題がある。 As an electric motor drive system widely known so far, (1) one constituted by a PWM (Pulse Width Modulation) inverter and a three-phase synchronous motor, and (2) one constituted by a PWM inverter and a three-phase induction motor are known. It has been. These were proposed in the Showa 40's, and are widely used in elevators, electric cars, cranes, air conditioners, electric cars, and hybrid cars due to the development of power electronics and electronic circuit technology. The electric motor system has been popular because of its good controllability over classic electric motor systems. However, in recent years when the importance of CO 2 reduction and scarce resources has come to be recognized, the ability to follow conventional electric motor drive systems has the following problems.

同期電動機に使用するネオジウム磁石の資源は特定国に偏在し、かつ、全世界の電気自動車の駆動源としての電気モータに利用することができる程の量がない。また、誘導電動機は、重量、効率の点で弱点があり、かつPWMインバータにて生成される疑似正弦波の高周波によって更に効率が低下し、かつまた、回生制動は高いレベルの技術が必要となる。   The resources of neodymium magnets used for synchronous motors are unevenly distributed in specific countries, and there are not enough quantities to be used for electric motors as drive sources for electric vehicles around the world. In addition, the induction motor has weak points in terms of weight and efficiency, and further decreases in efficiency due to the high frequency of the pseudo sine wave generated by the PWM inverter, and regenerative braking requires a high level of technology. .

CO2低減を大きく進めるためには、電気自動車の普及を含めてあらゆる分野の電気モータ駆動システムの効率向上は勿論、これだけではなく、制動時のエネルギー回収をできるだけ大きくすることが必要である。そして、これを世界的に広げるためには、資源的な制約が少ない構成であることが肝心である。 In order to greatly reduce CO 2, it is necessary not only to improve the efficiency of electric motor drive systems in all fields including the spread of electric vehicles, but also to increase the energy recovery during braking as much as possible. And in order to spread this worldwide, it is important that the configuration has few resource restrictions.

本発明は、これまでの3相同期電動機や3相誘導電動機を基本としたモータ駆動システムから脱却して、リラクタンスモータ(例えば、特許文献1参照)をベースに新しいモータ駆動システムを提案するものである。   The present invention proposes a new motor drive system based on a reluctance motor (see, for example, Patent Document 1), which is a departure from a conventional motor drive system based on a three-phase synchronous motor or a three-phase induction motor. is there.

特開2007−312562号公報JP 2007-31562 A

これまでのリラクタンスモータは、
効率が低く、重量が大きく、
回生制動が困難であり、
トルク脈動、振動、騒音が大きい
等の問題があった。
The conventional reluctance motor
Low efficiency, heavy weight,
Regenerative braking is difficult,
There were problems such as torque pulsation, vibration, and loud noise.

これらの問題は、リラクタンスモータのコイルは、本来リアクタンスが大きいことから、電流の素早い制御が困難であるために、トルク変動の観点から有利な波形の電流を各コイルに供給することが難しいことに起因している。また、回生制動時、励磁コイルは吸引力を生じさせる本来の電流と回生電流とが重畳されるが、この回生電流を有効に分離して電源に回収するための制御が難しい。更に、吸引力によって外枠に対して内方への力が働き、振動や騒音の原因となっている。   These problems are that the reluctance motor coil is inherently large in reactance, so that it is difficult to control the current quickly, so it is difficult to supply a current having an advantageous waveform from the viewpoint of torque fluctuation to each coil. Is attributed. Further, during regenerative braking, the excitation coil superimposes an original current that generates an attractive force and a regenerative current. However, it is difficult to control the regenerative current to be effectively separated and recovered by the power source. Furthermore, an inward force acts on the outer frame by the suction force, which causes vibration and noise.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、効率的な駆動が可能で、回生電力の回収が可能となるとともに、トルク脈動、振動の少ないスイッチドリラクタンスモータの駆動システムを提供するものである。
The present invention has such has been made in view of the circumstances, can be efficiently driven, it becomes possible to recover the regenerative power, torque pulsation, providing a drive system of a small switched reluctance motor vibration To do.

本発明に係るスイッチドリラクタンスモータの駆動システムは、励磁コイルの装着された固定子と、該固定子を囲むように配置された回転子とを有し、前記回転子は、同軸的に配置された複数の回転子ユニットを有し、前記固定子は、前記複数の回転子ユニットに対向するように配置される複数の固定子ユニットを有し、前記複数の回転子ユニットのそれぞれは、所定角度間隔にて並ぶ2n(nは整数)個の凸極を有し、前記複数の固定子ユニットのそれぞれは、対応する回転子ユニットの各凸極との間に所定のギャップが形成されるように所定角度間隔にて並ぶ4n(nは整数)個の磁極を有し、前記複数の固定子ユニットのそれぞれにおける前記4n個の磁極の1つおきに第1の励磁コイルが巻回されるとともに、前記第1の励磁コイルの巻回された磁極以外の磁極に順次第2の励磁コイルが巻回され、前記複数の回転子ユニットと、前記複数の固定子ユニットとの回転方向の相対位置は、所定角度ずれるように設定されているスイッチドリラクタンスモータと、直流定電流電源装置と、前記スイッチドリラクタンスモータにおける前記複数の固定子ユニットのそれぞれに対応して設けられ、第1の電流路と第2の電流路とを切換える複数の電流切換え回路と、前記電流切換え回路を制御して、前記第1の電流路と前記第2とを交互に導通させる切換え制御手段とを有し、各電流切換え回路の第1の電流路及び第2の電流路と対応する固定子ユニットに設けられた第1の励磁コイル及び第2の励磁コイルとがそれぞれ直列接続された状態で、前記複数の電流切換え回路が直列的に接続され、前記直流定電流電源装置の一方の出力端子から出力される直流定電流が前記直列的に接続された初段の電流切換え回路の第1及び第2の電流路に入力し、最終段の電流切換え回路の第1の電流路に接続された第1の励磁コイル及び第2の電流路に接続された第2の励磁コイルを流れた前記直流定電流が前記直流定電流電源装置の他方の出力端子に帰還するように、前記直流定電流電源装置、前記複数の電流切換え回路及び前記スイッチドリラクタンスモータが接続され、前記切換え制御手段は、前記スイッチドリラクタンスモータの前記回転子の角度位置に応じて前記複数の電流切換え回路それぞれにおける前記第1及び前記第2の電流路の導通状態を交互に切換えて矩形波電流を前記第1及び第2の励磁コイルに交互に流し、前記スイッチドリラクタンスモータの駆動時と制動時とで、前記第1及び第2の電流路の導通状態を切換えるタイミングを前記回転子の電気角180度に対応する角度の回転時間だけずらすように各電流切換え回路を制御する構成となる。
A drive system for a switched reluctance motor according to the present invention includes a stator on which an exciting coil is mounted, and a rotor disposed so as to surround the stator, and the rotor is disposed coaxially. A plurality of rotor units, and the stator has a plurality of stator units arranged to face the plurality of rotor units, and each of the plurality of rotor units has a predetermined angle. There are 2n (n is an integer) convex poles arranged at intervals, and each of the plurality of stator units has a predetermined gap formed between each convex pole of the corresponding rotor unit. 4n (n is an integer) magnetic poles arranged at a predetermined angular interval, and a first exciting coil is wound around every other of the 4n magnetic poles in each of the plurality of stator units, The first exciting coil A second exciting coil is sequentially wound around the magnetic poles other than the wound magnetic pole, and the relative positions in the rotational direction of the plurality of rotor units and the plurality of stator units are set to be shifted by a predetermined angle. The switched reluctance motor, the DC constant current power supply device, and the plurality of stator units in the switched reluctance motor are respectively provided to switch between the first current path and the second current path. A plurality of current switching circuits; and switching control means for controlling the current switching circuit to alternately conduct the first current path and the second current path. The plurality of current switching circuits are connected in series in a state where the first excitation coil and the second excitation coil provided in the stator unit corresponding to the second current path are connected in series. A DC constant current output from one output terminal of the DC constant current power supply is connected to the first and second current paths of the first stage current switching circuit connected in series, and the final stage The DC constant current flowing through the first exciting coil connected to the first current path and the second exciting coil connected to the second current path of the current switching circuit is the other of the DC constant current power supply devices. The DC constant current power supply device, the plurality of current switching circuits, and the switched reluctance motor are connected so as to be fed back to the output terminal, and the switching control means is arranged at an angular position of the rotor of the switched reluctance motor. Accordingly, the conduction states of the first and second current paths in each of the plurality of current switching circuits are alternately switched, and a rectangular wave current is alternately passed through the first and second exciting coils. The timing for switching the conduction state of the first and second current paths between the driving and braking of the switched reluctance motor is shifted by a rotation time corresponding to an electrical angle of 180 degrees of the rotor. The current switching circuit is controlled .

このような構成により、スイッチドリラクタンスモータにおいて、固定子を構成する複数の固定子ユニットそれぞれの4n個の磁極の1つおきに巻回された第1の励磁コイルと第2の励磁コイルとに矩形波直流定電流を各固定子ユニットについ所定のタイミングずつずらしながら切換え供給することにより、前記固定子の外側に配置される回転子を構成する複数の回転子ユニットのそれぞれの2n個の凸極が対応する固定子ユニットの励磁される磁極に順次吸引されるようになるので、その吸引力によって回転子が回転するようになる。このようにしてスイッチドリラクタンスモータを、駆動させることができる。また、制動時に、各固定子ユニットの各磁極に巻回された第1の励磁コイル及び第2の励磁コイルに供給される直流定電流に重畳する、対応する回転子ユニットの凸極との対向面積の変化に応じた電流を直流定電流電源装置に帰還させることができる。その帰還された当該直流定電流に重畳する電流を回生電力として蓄積することができるようになる。
With such a configuration, in the switched reluctance motor, the first excitation coil and the second excitation coil wound around every other 4n magnetic poles of each of the plurality of stator units constituting the stator. By switching and supplying a rectangular wave DC constant current to each stator unit while shifting by a predetermined timing, 2n salient poles of each of the plurality of rotor units constituting the rotor disposed outside the stator are provided. Are sequentially attracted to the magnetized magnetic poles of the corresponding stator units, so that the rotor is rotated by the attraction force. In this way, the switched reluctance motor can be driven. Further, at the time of braking, opposed to the convex pole of the corresponding rotor unit, which is superimposed on the DC constant current supplied to the first exciting coil and the second exciting coil wound around each magnetic pole of each stator unit. A current corresponding to the change in area can be fed back to the DC constant current power supply device. The current superimposed on the fed back DC constant current can be stored as regenerative power.

本発明に係るスイッチドリラクタンスモータにおいて、前記整数nは2以上であって、前記複数の回転子ユニットのそれぞれは、4個以上の凸極を有するとともに、前記複数の固定子ユニットのそれぞれは、8個以上の磁極を有する構成とすることができる。   In the switched reluctance motor according to the present invention, the integer n is 2 or more, each of the plurality of rotor units has four or more convex poles, and each of the plurality of stator units is It can be set as the structure which has 8 or more magnetic poles.

このような構成により、固定子を構成する各固定子ユニットが8個以上の磁極を有するので、第1の励磁コイルと第2の励磁コイルとを交互に通電されるときに、2組の1つおきの4個以上の磁極が交互に励磁されるようになるので、その駆動時に、前記励磁による力が偏り少なく各固定子ユニットに作用するようになり、駆動時の振動を抑制することができるようになる。   With such a configuration, each stator unit constituting the stator has eight or more magnetic poles. Therefore, when the first exciting coil and the second exciting coil are energized alternately, two sets of 1 Since every other four or more magnetic poles are excited alternately, the force due to the excitation is less biased during the drive, and acts on each stator unit, thereby suppressing vibration during the drive. become able to.

また、本発明に係るスイッチドリラクタンスモータにおいて、前記複数の回転子ユニットと、前記複数の固定子ユニットとの回転方向の相対位置は、固定子ユニットの磁極のピッチ角度を前記複数の回転子ユニットの個数で除した角度ずつずれるように設定されている構成とすることができる。   Further, in the switched reluctance motor according to the present invention, the relative position in the rotation direction of the plurality of rotor units and the plurality of stator units is determined by setting the pitch angle of the magnetic poles of the stator unit to the plurality of rotor units. It can be set as the structure set so that it may shift | deviate by the angle divided by the number of.

このような構成により、固定子を構成する複数の固定子ユニットそれぞれの磁極の1ピッチ分を複数の回転子ユニットで分担するようになるので、より滑らかな回転が可能となる。   With such a configuration, one pitch of the magnetic poles of each of the plurality of stator units constituting the stator is shared by the plurality of rotor units, so that smoother rotation is possible.

また、本発明に係るスイッチドリラクタンスモータにおいて、前記複数の回転子ユニットは、回転方向の同じ角度関係にて固定されている構成とすることができる。   In the switched reluctance motor according to the present invention, the plurality of rotor units may be fixed at the same angular relationship in the rotation direction.

この場合、回転子に対して固定子を構成する複数の固定子ユニットが所定角度ずつずれるように配置される。   In this case, the plurality of stator units constituting the stator with respect to the rotor are arranged so as to be shifted by a predetermined angle.

更に、本発明に係るスイッチドリラクタンスモータにおいて、前記複数の固定子ユニットは、回転方向の同じ角度関係にて配置されている構成とすることができる。   Furthermore, in the switched reluctance motor according to the present invention, the plurality of stator units may be arranged with the same angular relationship in the rotational direction.

この場合、回転子を構成する複数の回転子ユニットが所定角度ずつずれるように配置される。   In this case, the plurality of rotor units constituting the rotor are arranged so as to be shifted by a predetermined angle.

また、本発明に係るスイッチドリラクタンスモータにおいて、前記複数の固定子ユニットそれぞれの各磁極の回転方向の幅の前記複数の回転子ユニットそれぞれの各凸極の回転方向の幅に対する割合が1未満の所定の割合に設定された構成とすることができる。   Further, in the switched reluctance motor according to the present invention, the ratio of the width in the rotation direction of each magnetic pole of each of the plurality of stator units to the width in the rotation direction of each convex pole of each of the plurality of rotor units is less than 1. It can be set as the structure set to the predetermined | prescribed ratio.

このような構成により、複数の回転子ユニットそれぞれの各凸極の回転方向の幅が、対応する固定子ユニットの各磁極の回転方向の幅より大きくなるので、回転する回転子ユニットの各凸極が固定子ユニットの磁極に対向していない期間がより小さくできるので、回転子ユニットの各凸極に対する固定子ユニットの各磁極からの吸引力の途切れる期間がより短くなる。従って、トルク変動や振動をより小さいものとすることができる。   With this configuration, the width in the rotation direction of each of the plurality of rotor units is larger than the width in the rotation direction of each magnetic pole of the corresponding stator unit. Since the period during which the stator unit is not opposed to the magnetic pole of the stator unit can be made shorter, the period during which the attractive force from each magnetic pole of the stator unit with respect to each convex pole of the rotor unit is interrupted becomes shorter. Therefore, torque fluctuation and vibration can be reduced.

本発明に係るスイッチドリラクタンスモータでは、固定子を構成する複数の固定子ユニットそれぞれの4n個の磁極の1つおきに巻回された第1の励磁コイルと第2の励磁コイルとに矩形波直流定電流を各固定子ユニットについ所定のタイミングずつずらしながら切換え供給することにより、前記固定子の外側に配置される回転子を構成する複数の回転子ユニットのそれぞれの2n個の凸極が対応する固定子ユニットの励磁される磁極に順次吸引されて回転子が回転するようになるので、トルク脈動、振動の少ない効率的な駆動が可能になる。 In switched reluctance motor according to the present invention, a rectangular wave into a first exciting coil and the second exciting coil wound on every other one of a plurality of stator units each the 4n magnetic poles constituting the stator By switching and supplying DC constant current to each stator unit while shifting by a predetermined timing, 2n convex poles of each of the plurality of rotor units constituting the rotor arranged outside the stator can be handled. Since the rotor is rotated by being sequentially attracted to the magnetized magnetic poles of the stator unit to be driven, efficient driving with less torque pulsation and vibration becomes possible.

また、本発明に係るスイッチドリラクタンスモータの駆動システムによれば、固定子を構成する複数の固定子ユニットの4n個の磁極に巻回された第1の励磁コイルと第2の励磁コイルとに矩形波の直流定電流を交互に切り換えつつ供給することにより、スイッチドリラクタンスモータを、駆動させることができ、また、制動時に、各固定子ユニットの各磁極に巻回された第1の励磁コイル及び第2の励磁コイルに供給される直流定電流に重畳する、対応する回転子ユニットの凸極との対向面積の変化に応じた電流を直流定電流電源装置に帰還させることができるので、スイッチドリラクタンスモータの駆動とともに回生電力を回収することができるようになる。   Further, according to the switched reluctance motor drive system according to the present invention, the first excitation coil and the second excitation coil wound around the 4n magnetic poles of the plurality of stator units constituting the stator. A switched reluctance motor can be driven by supplying a rectangular-wave DC constant current while alternately switching, and a first exciting coil wound around each magnetic pole of each stator unit during braking Since the current corresponding to the change in the area facing the convex pole of the corresponding rotor unit superimposed on the DC constant current supplied to the second exciting coil can be fed back to the DC constant current power supply device, the switch The regenerative power can be recovered along with the driving of the reluctance motor.

更に、本発明に係るスイッチドリラクタンスモータは、回転子が固定子の外側に配置されて、電気自動車の所謂インホイールモータとして利用可能となる構造であるので、特に次のような効果を得ることができる。   Furthermore, the switched reluctance motor according to the present invention has a structure in which the rotor is arranged outside the stator and can be used as a so-called in-wheel motor of an electric vehicle, and thus obtains the following effects in particular. Can do.

各固定子ユニットの各磁極と各回転子ユニットの凸極とのギャップ(磁極空隙部分)をより外方に配置させることができるようになるので、実質的な回転半径を大きくして低速運転での効率低下を低減させることができる。その結果、ギヤレスの機構によって低速運転させることができるようになる。   Since the gap (magnetic pole gap) between each magnetic pole of each stator unit and the convex pole of each rotor unit can be arranged more outward, the substantial radius of rotation can be increased for low speed operation. The efficiency drop can be reduced. As a result, the gearless mechanism can be operated at a low speed.

また、前記磁極空隙部をより外方に配置することで、多極構造にし易く、ヨーク断面を縮小して軽量化を図り易い。   Further, by arranging the magnetic pole gap portion outward, it is easy to make a multipolar structure, and it is easy to reduce the weight of the yoke by reducing the cross section of the yoke.

本発明に係るスイッチドリラクタンスモータは、電気自動車への適用を想定したときに、回転子を車輪のリムと一体化させることで、容易にギヤレスのインホイールモータとして利用することができるようになる。   The switched reluctance motor according to the present invention can be easily used as a gearless in-wheel motor by integrating the rotor with the rim of the wheel, assuming application to an electric vehicle. .

本発明の実施の一形態に係るスイッチドリラクタンスモータ駆動システムの基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the switched reluctance motor drive system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の実施の一形態に係るスイッチドリラクタンスモータの横方向から見た断面構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross-sectional structure seen from the horizontal direction of the switched reluctance motor which concerns on one Embodiment of this invention. 図2Aに示すスイッチドリラクタンスモータのA−A線での断面構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross-section in the AA line of the switched reluctance motor shown to FIG. 2A. 回転位相が固定された4つの固定子ユニットからなる固定子に対して配置される回転位相をずらした4つの回転子ユニットからなる回転子の基準回転位置における第1回転子ユニットと第1固定子ユニットとの配置関係を示す図である。A first rotor unit and a first stator at a reference rotational position of a rotor composed of four rotor units with different rotational phases arranged with respect to a stator composed of four stator units having a fixed rotational phase It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship with a unit. 回転位相が固定された4つの固定子ユニットからなる固定子に対して配置される回転位相をずらした4つの回転子ユニットからなる回転子の基準回転位置における第2回転子ユニットと第2回転子ユニットとの配置関係を示す図である。The second rotor unit and the second rotor at the reference rotational position of the rotor composed of four rotor units with different rotational phases arranged with respect to the stator composed of four stator units having a fixed rotational phase It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship with a unit. 回転位相が固定された4つの固定子ユニットからなる固定子に対して配置される回転位相をずらした4つの回転子ユニットからなる回転子の基準回転位置における第3回転子ユニットと第3固定子ユニットとの配置関係を示す図である。A third rotor unit and a third stator at a reference rotation position of a rotor composed of four rotor units with different rotational phases arranged with respect to a stator composed of four stator units having a fixed rotational phase It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship with a unit. 回転位相が固定された4つの固定子ユニットからなる固定子に対して配置される回転位相をずらした4つの回転子ユニットからなる回転子の基準回転位置における第4回転子ユニットと第4固定子ユニットとの配置関係を示す図である。A fourth rotor unit and a fourth stator at a reference rotational position of a rotor composed of four rotor units with different rotational phases arranged with respect to a stator composed of four stator units having a fixed rotational phase. It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship with a unit. 回転位相をずらした4つの固定子ユニットからなる固定子に対して配置される回転位相が同じに設定された4つの回転子ユニットからなる回転子の基準回転位置における第1回転子ユニットと第1固定子ユニットとの配置関係を示す図である。The first rotor unit and the first rotor unit at the reference rotation position of the rotor composed of four rotor units having the same rotational phase arranged with respect to the stator composed of four stator units having different rotational phases. It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship with a stator unit. 回転位相をずらした4つの固定子ユニットからなる固定子に対して配置される回転位相が同じに設定された4つの回転子ユニットからなる回転子の基準回転位置における第2回転子ユニットと第2固定子ユニットとの配置関係を示す図である。The second rotor unit and the second rotor unit at the reference rotation position of the rotor composed of four rotor units having the same rotational phase set with respect to the stator composed of four stator units having different rotational phases. It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship with a stator unit. 回転位相をずらした4つの固定子ユニットからなる固定子に対して配置される回転位相が同じに設定された4つの回転子ユニットからなる回転子の基準回転位置における第3回転子ユニットと第3固定子ユニットとの配置関係を示す図である。The third rotor unit and the third rotor unit at the reference rotation position of the rotor composed of four rotor units having the same rotational phase set for the stator composed of four stator units whose rotational phases are shifted. It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship with a stator unit. 回転位相をずらした4つの固定子ユニットからなる固定子に対して配置される回転位相が同じに設定された4つの回転子ユニットからなる回転子の基準回転位置における第4回転子ユニットと第4固定子ユニットとの配置関係を示す図である。The fourth and fourth rotor units at the reference rotation position of the rotor composed of four rotor units with the same rotational phase arranged with respect to the stator composed of four stator units whose rotational phases are shifted. It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship with a stator unit. 固定子の各固定子ユニットに巻かれる励磁コイルの接続関係と、発生する磁束の状態を示す図である。It is a figure which shows the connection relation of the exciting coil wound around each stator unit of a stator, and the state of the magnetic flux which generate | occur | produces. 電流切換え器の具体的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific structural example of a current switch. スイッチドリラクタンスモータを駆動させる際の電流切換え器における各スイッチング素子の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of each switching element in the current switching device at the time of driving a switched reluctance motor. スイッチドリラクタンスモータを制動させる際の電流切換え器における各スイッチング素子の動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of each switching element in the current switching device at the time of braking a switched reluctance motor. 電流切換え器を構成する各定電流フリップフロップ回路(電流切換え回路)を示す図である。It is a figure which shows each constant current flip-flop circuit (current switching circuit) which comprises a current switch. 図8に示す定電流フリップフロップ回路(電流切換え回路)における励磁コイルの各種電流波形及びコンデンサの充電電圧波形を示す波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram showing various current waveforms of an exciting coil and a charging voltage waveform of a capacitor in the constant current flip-flop circuit (current switching circuit) shown in FIG. 8. 駆動時における回転する各回転子ユニットの固定子ユニットに対する相対位置関係(その1)を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship (the 1) with respect to the stator unit of each rotor unit rotating at the time of a drive. 駆動時における回転する各回転子ユニットの固定子ユニットに対する相対位置関係(その2)を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship (the 2) with respect to the stator unit of each rotor unit rotating at the time of a drive. 駆動時における回転する各回転子ユニットの固定子ユニットに対する相対位置関係(その3)を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship (the 3) with respect to the stator unit of each rotor unit rotating at the time of a drive. 各固定子ユニットに巻かれたA相励磁コイル及びB相励磁コイルに流れる電流波形を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the electric current waveform which flows into the A phase exciting coil and B phase exciting coil wound around each stator unit. 制動時における回転する各回転子ユニットの固定子ユニットに対する相対位置関係(その1)を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship (the 1) with respect to the stator unit of each rotor unit rotating at the time of braking. 制動時における回転する各回転子ユニットの固定子ユニットに対する相対位置関係(その2)を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship (the 2) with respect to the stator unit of each rotor unit rotating at the time of braking. 制動時における回転する各回転子ユニットの固定子ユニットに対する相対位置関係(その3)を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship (the 3) with respect to the stator unit of each rotor unit rotating at the time of braking. 各固定子ユニット及び回転子ユニットの寸法関係と、それらの間で形成される磁気回路を示す図である。It is a figure which shows the dimensional relationship of each stator unit and a rotor unit, and the magnetic circuit formed among them. 駆動時における回転する回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極との間のギャップに形成される磁束の分布状態(その1)を示す図である。It is a figure which shows the distribution state (the 1) of the magnetic flux formed in the gap between the convex pole of the rotor unit which rotates at the time of a drive, and the magnetic pole of a stator unit. 駆動時における回転する回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極との間のギャップに形成される磁束の分布状態(その2)を示す図である。It is a figure which shows the distribution state (the 2) of the magnetic flux formed in the gap between the convex pole of the rotating rotor unit at the time of a drive, and the magnetic pole of a stator unit. 駆動時における回転する回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極との間のギャップに形成される磁束の分布状態(その3)を示す図である。It is a figure which shows the distribution state (the 3) of the magnetic flux formed in the gap between the convex pole of the rotor unit which rotates at the time of a drive, and the magnetic pole of a stator unit. 駆動時における回転する回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極との間のギャップに形成される磁束の分布状態(その4)を示す図である。It is a figure which shows the distribution state (the 4) of the magnetic flux formed in the gap between the convex pole of the rotor unit which rotates at the time of a drive, and the magnetic pole of a stator unit. 図14A〜図14Dに示すように回転子ユニットが回転する際に生ずる磁束の変化と、それに基づいて発生する起電力及びトルクとを示す図である。It is a figure which shows the change of the magnetic flux which arises when a rotor unit rotates as shown to FIG. 14A-FIG. 14D, and the electromotive force and torque which generate | occur | produce based on it. 制動時における回転する回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極との間のギャップに形成される磁束の分布状態(その1)を示す図である。It is a figure which shows the distribution state (the 1) of the magnetic flux formed in the gap between the convex pole of the rotor unit which rotates at the time of braking, and the magnetic pole of a stator unit. 制動時における回転する回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極との間のギャップに形成される磁束の分布状態(その2)を示す図である。It is a figure which shows the distribution state (the 2) of the magnetic flux formed in the gap between the convex pole of the rotor unit which rotates at the time of braking, and the magnetic pole of a stator unit. 制動時における回転する回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極との間のギャップに形成される磁束の分布状態(その3)を示す図である。It is a figure which shows the distribution state (the 3) of the magnetic flux formed in the gap between the convex pole of the rotor unit which rotates at the time of braking, and the magnetic pole of a stator unit. 制動時における回転する回転子ユニットの凸極と固定子ユニットの磁極との間のギャップに形成される磁束の分布状態(その4)を示す図である。It is a figure which shows the distribution state (the 4) of the magnetic flux formed in the gap between the convex pole of the rotor unit which rotates at the time of braking, and the magnetic pole of a stator unit. 図16A〜図16Dに示すように回転子ユニットが回転する際に生ずる磁束の変化と、それに基づいて発生する起電力及びトルクとを示す図である。It is a figure which shows the change of the magnetic flux produced when a rotor unit rotates as shown to FIG. 16A-FIG. 16D, and the electromotive force and torque which generate | occur | produce based on it. 駆動時における駆動システムの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the drive system at the time of a drive. 制動時における駆動システムの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the drive system at the time of braking. 停止時における駆動システムの等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the drive system at the time of a stop. 磁極短縮率K(図13参照)=0.75における各相(1つの回転子ユニットと1つの固定子ユニットとに対応)当たりのトルク、及びそれらを合成した合成トルク(合成起電力)の時間的変動を示す図である。Time for each phase (corresponding to one rotor unit and one stator unit) at the magnetic pole shortening rate K (see FIG. 13) = 0.75, and the combined torque (synthetic electromotive force) obtained by combining them FIG. 磁極短縮率K(図13参照)=0.5における各相当たりのトルク、及びそれらを合成した合成トルクの時間的変動を示す図である。It is a figure which shows the time fluctuation | variation of the torque for each phase in magnetic pole shortening rate K (refer FIG. 13) = 0.5, and the synthetic | combination torque which synthesize | combined them. 磁極短縮率K(図13参照)=0.8における各相当たりのトルク、及びそれらを合成した合成トルクの時間的変動を示す図である。It is a figure which shows the time fluctuation | variation of the torque for each phase in magnetic pole shortening rate K (refer FIG. 13) = 0.8, and the synthetic | combination torque which synthesize | combined them. 磁極短縮率K(図13参照)=0.7における各相当たりのトルク、及びそれらを合成した合成トルクの時間的変動を示す図である。It is a figure which shows the time fluctuation | variation of the torque for each phase in magnetic pole shortening rate K (refer FIG. 13) = 0.7, and the synthetic | combination torque which synthesize | combined them. A相励磁コイルが励磁されているときに各固定子ユニットに作用する力(吸引力)を示す図である。It is a figure which shows the force (attraction | suction force) which acts on each stator unit when the A phase excitation coil is excited.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施の一形態に係るスイッチドリラクタンスモータ駆動システムの基本構成は、図1に示すようになっている。図1において、このスイッチドリラクタンスモータ駆動システムは、直流定電流電源装置10、電流切換え器20及びスイッチドリラクタンスモータ30を有している。直流定電流電源装置10は、制御系(図示略)から指令に応じた値の直流定電流を出力する。電流切換え器20は、後述するように、スイッチドリラクタンスモータ30の2系統の励磁コイル(固定子側)に直流定電流電源装置10からの直流定電流を矩形波形にて交互に切換え供給する。そして、スイッチドリラクタンスモータ30は、矩形波形で2系統の励磁コイルに所定のタイミングで切換え供給される直流定電流によって、回転軸に固定された回転子が回転するようになっている。以下、本発明の実施の形態に係るスイッチドリラクタンスモータ駆動システムについて詳細に説明する。   The basic configuration of a switched reluctance motor drive system according to an embodiment of the present invention is as shown in FIG. In FIG. 1, the switched reluctance motor drive system includes a DC constant current power supply device 10, a current switching device 20, and a switched reluctance motor 30. The DC constant current power supply apparatus 10 outputs a DC constant current having a value corresponding to a command from a control system (not shown). As will be described later, the current switcher 20 alternately supplies the DC constant current from the DC constant current power supply device 10 to the two excitation coils (stator side) of the switched reluctance motor 30 in a rectangular waveform. In the switched reluctance motor 30, the rotor fixed to the rotating shaft is rotated by a DC constant current that is supplied in a rectangular waveform to two excitation coils at a predetermined timing. Hereinafter, a switched reluctance motor drive system according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

スイッチドリラクタンスモータ30は、図2A及び図2Bに示すように構成される。図2Aは、スイッチドリラクタンスモータ30の側方から見た断面構造を示しており、図2bは、図2Aに示すスイッチドリラクタンスモータ30のA−A線での断面構造を示している。   The switched reluctance motor 30 is configured as shown in FIGS. 2A and 2B. 2A shows a cross-sectional structure as viewed from the side of the switched reluctance motor 30, and FIG. 2b shows a cross-sectional structure taken along the line AA of the switched reluctance motor 30 shown in FIG. 2A.

図2A及び図2Bにおいて、2つの回転板302、303は、その中央部に固定された軸受け(ベアリング)304、305を介して支持軸306に回転自在に取り付けられている。支持軸306には、固定子31が非磁性材料で形成された固定子止め307によって固定されている。回転子31は、強磁性積層鋼板にて形成された4つの固定子ユニット31a、31b、31c、31dにて構成され、これら4つの固定子ユニット31a、31b、31c、31dは非磁性材料で形成されるスペーサによって所定の間隔に保持されつつ支持軸306に固定されている。   2A and 2B, the two rotating plates 302 and 303 are rotatably attached to the support shaft 306 via bearings 304 and 305 fixed at the center thereof. The stator 31 is fixed to the support shaft 306 by a stator stopper 307 made of a nonmagnetic material. The rotor 31 is composed of four stator units 31a, 31b, 31c, and 31d formed of a ferromagnetic laminated steel plate, and these four stator units 31a, 31b, 31c, and 31d are formed of a nonmagnetic material. The spacer is fixed to the support shaft 306 while being held at a predetermined interval by the spacer.

2つの回転円板302、303に、前述した固定子31を囲むように回転子33が固定され、回転子33が、2つの回転板302、303とともに支持軸306を軸として回転可能となっている。回転子33は、強磁性積層鋼板にて形成された4つの回転子ユニット33a、33b、33c、33dにて構成され、これら4つの回転子ユニット33a、33b、33c、33dは、前述した固定子ユニット31a、31b、31c、31dに対向するように、非磁性材料にて形成されるスペーサによって所定の間隔に保持されつつ、固定ボルト308によって2つの回転板302、303に固定さている。   The rotor 33 is fixed to the two rotating disks 302 and 303 so as to surround the stator 31 described above, and the rotor 33 can rotate about the support shaft 306 together with the two rotating plates 302 and 303. Yes. The rotor 33 is composed of four rotor units 33a, 33b, 33c, and 33d formed of ferromagnetic laminated steel plates, and the four rotor units 33a, 33b, 33c, and 33d are the stators described above. The unit 31a, 31b, 31c, 31d is fixed to the two rotating plates 302, 303 by a fixing bolt 308 while being held at a predetermined interval by a spacer formed of a non-magnetic material.

支持軸306の一方の回転板303から突出する部分に角度位置検出器309が設けられている。この角度位置検出器309は、回転する回転板303の回転角度位置を検出し、検出される回転角度位置に対応した検出信号を出力する。   An angular position detector 309 is provided at a portion of the support shaft 306 protruding from one rotating plate 303. The angular position detector 309 detects the rotational angular position of the rotating rotating plate 303 and outputs a detection signal corresponding to the detected rotational angular position.

固定子31を構成する4つの固定子ユニット31a、31b、31c、31dは、図2Bに代表して固定子ユニット31aについて示すように、支持軸306に嵌め込まれた環状ヨークの外周面に等角度間隔にて配列された8個(4n:n=2)の磁極311、312、313、314、315、316、317、318を有している。それらの磁極311〜318には、励磁コイル321、322、323、324、325、326、327、328が巻かれている。固定子ユニット31a(31b、31c、31d)の8磁極311〜318のうちの1つおきの磁極311、313、315、317に巻かれた4つの励磁コイル321、323、325、327は直列に接続されて、A相励磁コイル32a(A)(32b(A)、32c(A)、32d(A))(第1の励磁コイル)として構成される。残りの磁極312、314、316、318に巻かれた4つの励磁コイル322、324、326、328もまた直列接続されて、B相励磁コイル32a(B)(32b(B)、32c(B)、32d(B))(第2の励磁コイル)として構成される。   The four stator units 31a, 31b, 31c and 31d constituting the stator 31 are equiangular with the outer peripheral surface of the annular yoke fitted into the support shaft 306, as shown for the stator unit 31a on behalf of FIG. 2B. Eight (4n: n = 2) magnetic poles 311, 312, 313, 314, 315, 316, 317, 318 are arranged at intervals. Around these magnetic poles 311 to 318, exciting coils 321, 322, 323, 324, 325, 326, 327, and 328 are wound. Four excitation coils 321, 323, 325, and 327 wound around every other magnetic pole 311, 313, 315, 317 of the eight magnetic poles 311 to 318 of the stator unit 31 a (31 b, 31 c, 31 d) are connected in series. Connected and configured as an A-phase excitation coil 32a (A) (32b (A), 32c (A), 32d (A)) (first excitation coil). The four exciting coils 322, 324, 326, and 328 wound around the remaining magnetic poles 312, 314, 316, and 318 are also connected in series, and the B-phase exciting coils 32a (B) (32b (B) and 32c (B) , 32d (B)) (second excitation coil).

A相励磁コイル32a(A)及びB相励磁コイル32a(B)はそれぞれ入出力端子を有し、その巻き方向については、後述する(なお、A相励磁コイル32a(A)及びB相励磁コイル32a(B)のそれぞれを構成する4つの励磁コイルの接続は、電磁力学的に全く条件が同じであれば並列接続であってもよい)。   Each of the A phase excitation coil 32a (A) and the B phase excitation coil 32a (B) has an input / output terminal, and the winding direction thereof will be described later (Note that the A phase excitation coil 32a (A) and the B phase excitation coil are described later). The connection of the four exciting coils constituting each of 32a (B) may be a parallel connection as long as the conditions are completely the same in terms of electromagnetic dynamics).

このように、前述したスイッチドリラクタンスモータ30の構造では、固定子31の各固定子ユニット31a〜31dの磁極数が8個で、固定子ユニット31a〜31dが4個重ねられているので、このような構造を、「8極4重相」の構造ということにする。   As described above, in the structure of the switched reluctance motor 30 described above, the number of magnetic poles of each of the stator units 31a to 31d of the stator 31 is eight and the four stator units 31a to 31d are overlapped. Such a structure is referred to as an “8-pole quadruple-phase” structure.

回転子33を構成する4つの回転子ユニット33a、33b、33c、33dは、図2Bに代表して回転子ユニット33aについて示すように、環状ヨークの内周面に等角度間隔にて配列された、各固定子ユニットの磁極数の半分の数となる、4個(2n:n=2)の凸極331、332、333、334を有している。固定子31と回転子33との配置関係は、各固定子ユニット31a〜31dの磁極311〜318の先端部と各回転子ユニット33a〜33dの凸極331〜334の先端との間に所定のギャップ(磁気ギャップ)が形成される配置関係となっている。   The four rotor units 33a, 33b, 33c, and 33d constituting the rotor 33 are arranged at equal angular intervals on the inner peripheral surface of the annular yoke as shown for the rotor unit 33a on behalf of FIG. 2B. , Four (2n: n = 2) convex poles 331, 332, 333, 334, which are half the number of magnetic poles of each stator unit. The stator 31 and the rotor 33 are arranged in a predetermined relationship between the tips of the magnetic poles 311 to 318 of the stator units 31a to 31d and the tips of the convex poles 331 to 334 of the rotor units 33a to 33d. The arrangement relationship is such that a gap (magnetic gap) is formed.

4つの固定子ユニット31a〜31dと4つの回転子ユニット33a〜33dとの配置関係は、例えば、図3A〜図3Dに示すようになっている。   The arrangement relationship between the four stator units 31a to 31d and the four rotor units 33a to 33d is, for example, as shown in FIGS. 3A to 3D.

回転子33が、ある角度位置(例えば、基準角度位置)にあるときに、回転子ユニット33aは、図3Aに示すように、凸極331が固定子ユニット31aの磁極311に対向する位置にあり、次の回転子ユニット33bは、図3Bに示すように、図3Aに示す位置から、1磁極角度ピッチ45度(電気角180度)の凸極の数(=4)分の1の角度=11.25度だけ回転方向と逆方向にずれた位置にあり、その次の回転子ユニット33cは、図3Cに示すように、図3Aに示す位置から、前記角度(=11.25度)の2倍の角度(=22.5度)だけ回転方向と逆方向にずれた位置にあり、更に次の回転子ユニット33dは、図3Dに示すように、図3Aに示す位置から、前記角度(=11.25度)の3倍の角度(33.75度)だけ回転方向と逆方向にずれた位置にある。このように、固定子31を構成する4つの固定子ユニット31a、31b、31c、31cは、同じ角度関係にて配置される一方、回転子33を構成する4つの回転子ユニット33a、33b、33c、33dは、対応する固定子ユニット31a、31b、31c、31cに対して回転方向と逆方向に所定角度(=11.25度)ずつずれた位置に配置されている。   When the rotor 33 is at a certain angular position (for example, a reference angular position), the rotor unit 33a is in a position where the convex pole 331 faces the magnetic pole 311 of the stator unit 31a as shown in FIG. 3A. As shown in FIG. 3B, the next rotor unit 33b has an angle of 1 / number of convex poles (= 4) of one magnetic pole angle pitch 45 degrees (electrical angle 180 degrees) from the position shown in FIG. 3A = As shown in FIG. 3C, the next rotor unit 33c is located at the angle (= 11.25 degrees) from the position shown in FIG. 3A. As shown in FIG. 3D, the next rotor unit 33d is located at a position deviated from the rotational direction by a double angle (= 22.5 degrees). = 3 times the angle (33.75 degrees) In it deviated in the direction opposite to the direction of rotation position. As described above, the four stator units 31a, 31b, 31c, 31c constituting the stator 31 are arranged at the same angular relationship, while the four rotor units 33a, 33b, 33c constituting the rotor 33 are arranged. , 33d are arranged at positions shifted by a predetermined angle (= 11.25 degrees) in the direction opposite to the rotation direction with respect to the corresponding stator units 31a, 31b, 31c, 31c.

また、4つの固定子ユニット31a〜31bと4つの回転子ユニット33a〜33dとの配置関係を、例えば、図4A〜図4Dに示すように設定することも可能である。   Further, the positional relationship between the four stator units 31a to 31b and the four rotor units 33a to 33d can be set, for example, as shown in FIGS. 4A to 4D.

この場合、回転子33が、ある角度位置(例えば、基準角度位置)にあるときに、固定子ユニット31aは、図4Aに示すように、磁極311が回転子ユニット33aの凸極331に対向する位置にあり、次の固定子ユニット31bは、図4Bに示すように、図4Aに示す位置から、1磁極角度ピッチ45度(電気角180度)の凸極の数(=4)分の1の角度=11.25度だけ回転方向にずれた位置にあり、その次の固定子ユニット31cは、図4Cに示すように、図4Aに示す位置から、前記角度(=11.25度)の2倍の角度(=22.5度)だけ回転方向にずれた位置にあり、更に次の固定子ユニット31dは、図4Dに示すように、図4Aに示す位置から、前記角度(=11.25度)の3倍の角度(33.75度)だけ回転方向にずれた位置にある。このように、回転子33を構成する4つの回転子ユニット33a、33b、33c、33cは、同じ角度関係にて配置される一方、固定子31を構成する4つの固定子ユニット31a、31b、31c、31dは、対応する回転子ユニット33a、33b、33c、33cに対して回転方向に所定角度(=11.25度)ずつずれた位置に配置されている。   In this case, when the rotor 33 is at a certain angular position (for example, a reference angular position), in the stator unit 31a, as shown in FIG. 4A, the magnetic pole 311 faces the convex pole 331 of the rotor unit 33a. As shown in FIG. 4B, the next stator unit 31b is located at a position, and is 1 / number of convex poles (= 4) of one magnetic pole angle pitch 45 degrees (electrical angle 180 degrees) from the position shown in FIG. 4A. The angle is 11.25 degrees, and the next stator unit 31c has the angle (= 11.25 degrees) from the position shown in FIG. 4A, as shown in FIG. 4C. As shown in FIG. 4D, the next stator unit 31d is located at a position shifted by a double angle (= 22.5 degrees) from the position shown in FIG. 4A. Rotation by 3 times the angle (33.75 degrees) Located at a position shifted in the direction. As described above, the four rotor units 33a, 33b, 33c, and 33c constituting the rotor 33 are arranged at the same angular relationship, while the four stator units 31a, 31b, and 31c constituting the stator 31 are arranged. , 31d are arranged at positions shifted by a predetermined angle (= 11.25 degrees) in the rotation direction with respect to the corresponding rotor units 33a, 33b, 33c, 33c.

固定子31における各固定子ユニット31a〜31dの8個の磁極311〜318に巻回されるA相励磁コイル32a(A)とB相励磁コイル32b(A)の巻き方向について図5を参照して説明する。   Referring to FIG. 5, the winding directions of the A-phase excitation coil 32a (A) and the B-phase excitation coil 32b (A) wound around the eight magnetic poles 311 to 318 of the stator units 31a to 31d in the stator 31 are referred to. I will explain.

各固定子ユニット31a〜31dの8個の磁極311〜318の1つおきの磁極311、313、315、317に巻かれるA相励磁コイル32a(A)(32b(A)、32c(A)、32d(A))の入力端子から出力端子に電流を流したときに、例えば、対向する磁極311及び磁極315に外側から内側に向かう磁束が生成されるとともに、対向する磁極313及び磁極317に内側から外側に向かう磁束が生成されるように、4つの磁気回路(図5における破線矢印参照)が形成される。このような4つの磁気回路が形成されるようにA相励磁コイル32a(A)(32b(A)、32c(A)、32d(A))の巻き方向が設定される。   A phase excitation coil 32a (A) (32b (A), 32c (A), which is wound around every other magnetic pole 311, 313, 315, 317 of the eight magnetic poles 311-318 of each stator unit 31a-31d. 32d (A)), for example, when a current flows from the input terminal to the output terminal, a magnetic flux is generated from the outside to the inside at the opposing magnetic pole 311 and the magnetic pole 315, and at the inside of the opposing magnetic pole 313 and the magnetic pole 317. Four magnetic circuits (see broken line arrows in FIG. 5) are formed so as to generate a magnetic flux from the outside to the outside. The winding direction of the A-phase exciting coil 32a (A) (32b (A), 32c (A), 32d (A)) is set so that such four magnetic circuits are formed.

また、各固定子ユニット31a〜31dの8個の磁極311〜318の1つおきの磁極312、314、316、318に巻かれるB相励磁コイル32a(B)(32b(B)、32c(B)、32d(B))は、入力端子から出力端子に電流を流したときに、例えば、対向する磁極312及び磁極316に外側から内側に向かう磁束を生成するとともに、対向する磁極314及び磁極318に内側から外側に向かう磁束を生成する。このような4つの磁気回路(図5における破線矢印参照)が形成されるように、B相励磁コイル32a(B)(32b(B)、32c(B)、32d(B))の巻き方向が設定される。   Further, B-phase exciting coils 32a (B) (32b (B), 32c (B) wound around every other magnetic pole 312, 314, 316, 318 of the eight magnetic poles 311-318 of each of the stator units 31a-31d. ), 32d (B)), for example, when a current is passed from the input terminal to the output terminal, for example, the opposing magnetic pole 312 and magnetic pole 316 generate magnetic fluxes from the outside to the inside, and the opposing magnetic pole 314 and magnetic pole 318 are opposed to each other. Generates a magnetic flux from the inside to the outside. The winding direction of the B-phase excitation coil 32a (B) (32b (B), 32c (B), 32d (B)) is such that four such magnetic circuits (see broken line arrows in FIG. 5) are formed. Is set.

本実施の形態に係るスイッチドリラクタンスモータ30は、前述したように、2相の励磁コイル(A相励磁コイル及びB相励磁コイル)が4個の固定子ユニット31a〜31dに対して合計4組(4重相)設けられた構造となる。   In the switched reluctance motor 30 according to the present embodiment, as described above, a total of four sets of two-phase exciting coils (A-phase exciting coil and B-phase exciting coil) with respect to the four stator units 31a to 31d. (Quadruple phase) The structure is provided.

電流切換え器20は、例えば、図6に示すように構成される。   The current switcher 20 is configured as shown in FIG. 6, for example.

図6に示す電流切換え器20は、スイッチドリラクタンスモータ30における固定子31を構成する4つの固定子ユニット31a、31b、31c、31dに対応して設けられた4つの定電流フリップフリップ回路(電流路切換え回路)20a、20b、20c、20dを有している。固定子ユニット31aに対応した第1定電流フリップフロップ回路20aは、第1スイッチング素子211a(半導体スイッチ)及びダイオード212a、213aを含む第1電流路210aと、第2スイッチング素子221a(半導体スイッチ)及びダイオード222a、223aを含む第2電流路220aとを有している。そして、第1電流路210aと固定子ユニット31aのA相励磁コイル32a(A)とが直列接続され、第2電流路220aと固定子ユニット31aのB相励磁コイル32a(B)とが直列接続されている。また、第1電流路210aの2つのダイオード212a、213aの接続点と、第2電流路220aの2つのダイオード222a、223aの接続点との間に後述する転流のための回路要素であるコンデンサ230aが接続されている。   The current switching device 20 shown in FIG. 6 includes four constant current flip-flip circuits (currents) provided corresponding to the four stator units 31a, 31b, 31c, and 31d constituting the stator 31 in the switched reluctance motor 30. Path switching circuit) 20a, 20b, 20c, 20d. The first constant current flip-flop circuit 20a corresponding to the stator unit 31a includes a first current path 210a including a first switching element 211a (semiconductor switch) and diodes 212a and 213a, a second switching element 221a (semiconductor switch), and And a second current path 220a including diodes 222a and 223a. The first current path 210a and the A phase excitation coil 32a (A) of the stator unit 31a are connected in series, and the second current path 220a and the B phase excitation coil 32a (B) of the stator unit 31a are connected in series. Has been. Further, a capacitor which is a circuit element for commutation described later between a connection point between the two diodes 212a and 213a in the first current path 210a and a connection point between the two diodes 222a and 223a in the second current path 220a. 230a is connected.

固定子ユニット31bに対応した第2定電流フリップフロップ回路20bも、第1定電流フリップフロップ回路20aと同様に、第1スイッチング素子211b及びダイオード212b,213bを含む第1電流路210bと、第2スイッチング素子221b及びダイオード222b、223bを含む第2電流路220bとを有し、これら第1電流路210b及び第2電流路220bに固定子ユニット31bのA相励磁コイル32b(A)及びB相励磁コイル32b(B)が直列的にそれぞれ接続されている。更に、固定子ユニット31c及び固定子ユニット31dに対応した第3定電流フリップフロップ回路20c及び第4定電流フリップフロップ回路20dも、第1定電流フリップフロップ回路20a及び第2定電流フリップフロップ回路20bと同様に、第1スイッチング素子211c、211d及びダイオード212c、213c、212d、213dを含む第1電流路210c、210dと、第2スイッチング素子221c、221d及びダイオード222c、223c、222d、223dを含む第2電流路220c、220dとを有し、これら第1電流路210c、210d及び第2電流路220c、220dに固定子ユニット31c、31dのA相励磁コイル32c(A)、32d(A)及びB相励磁コイル32c(B)、32d(B)が直列的にそれぞれ接続されている。   Similarly to the first constant current flip-flop circuit 20a, the second constant current flip-flop circuit 20b corresponding to the stator unit 31b includes the first current path 210b including the first switching element 211b and the diodes 212b and 213b, A second current path 220b including a switching element 221b and diodes 222b and 223b. The first current path 210b and the second current path 220b are connected to the A phase excitation coil 32b (A) and the B phase excitation of the stator unit 31b. Coils 32b (B) are connected in series. Further, the third constant current flip-flop circuit 20c and the fourth constant current flip-flop circuit 20d corresponding to the stator unit 31c and the stator unit 31d are also the first constant current flip-flop circuit 20a and the second constant current flip-flop circuit 20b. Similarly, the first current paths 210c and 210d including the first switching elements 211c and 211d and the diodes 212c, 213c, 212d and 213d, and the second current including the second switching elements 221c and 221d and the diodes 222c, 223c, 222d and 223d are included. Two current paths 220c and 220d. The first current paths 210c and 210d and the second current paths 220c and 220d are connected to the A-phase excitation coils 32c (A), 32d (A) and B of the stator units 31c and 31d. Phase excitation coils 32c (B), 32d ( ) Are connected in series, respectively.

また、各定電流フリップフロップ回路20b(20c、20d)において、第1定電流フリップフロップ回路20aと同様に、第1電流路210b(210c、210d)の2つのダイオード212b、213b{(212c、213c)、(212d、213d)}の接続点と、第2電流路220b(220c、220d)の2つのダイオード222b、223b{(222c、223c)、(222d、223d)}の接続点との間に転流のための回路要素であるコンデンサ230b、(230c、230d)が接続されている。   Further, in each constant current flip-flop circuit 20b (20c, 20d), as in the first constant current flip-flop circuit 20a, two diodes 212b, 213b {(212c, 213c) of the first current path 210b (210c, 210d). ), (212d, 213d)} and a connection point between the two diodes 222b, 223b {(222c, 223c), (222d, 223d)} of the second current path 220b (220c, 220d). Capacitors 230b, (230c, 230d), which are circuit elements for commutation, are connected.

初段に位置する第1定電流フリップフロップ回路20aの第1スイッチング素子211aと第2スイッチング素子221aとが直流定電流電源装置10の一方の出力端子T1に接続されている。また、第1定電流フリップフロップ20aの第1電流路210a及び第2電流路220aに接続される固定子ユニット31aのA相励磁コイル32a(A)及びB相励磁コイル32a(B)が、接続点T2を介して次段の第2定電流フリップフロップ回路20bの第1スイッチング素子211b及び第2スイッチング素子221bに接続されている。第2定電流フリップフロップ20bの第1電流路210b及び第2電流路220bに接続される固定子ユニット31bのA相励磁コイル32b(A)及びB相励磁コイル32b(B)が、接続点T3を介して次段の第3定電流フリップフロップ回路20cの第1スイッチング素子211c及び第2スイッチング素子221cに接続され、第3定電流フリップフロップ回路20cの第1電流路210c及び第2電流路220cに接続される固定子ユニット31cのA相励磁コイル32c(A)及びB相励磁コイル32c(B)が、接続点T4を介して最終段の第4定電流フリップフロップ回路20dの第1スイッチング素子210d及び第2スイッチング素子220dに接続されている。更に、第4定電流フリップフロップ回路20dの第1電流路210d及び第2電流路220dに接続される固定子ユニット31dのA相励磁コイル32d(A)及びB相励磁コイル32d(B)が、直流定電流電源装置10の他方の出力端子T5に接続されている。   The first switching element 211a and the second switching element 221a of the first constant current flip-flop circuit 20a located in the first stage are connected to one output terminal T1 of the DC constant current power supply device 10. Further, the A phase excitation coil 32a (A) and the B phase excitation coil 32a (B) of the stator unit 31a connected to the first current path 210a and the second current path 220a of the first constant current flip-flop 20a are connected. It is connected to the first switching element 211b and the second switching element 221b of the second constant current flip-flop circuit 20b in the next stage via the point T2. The A-phase excitation coil 32b (A) and the B-phase excitation coil 32b (B) of the stator unit 31b connected to the first current path 210b and the second current path 220b of the second constant current flip-flop 20b are connected to the connection point T3. Are connected to the first switching element 211c and the second switching element 221c of the third constant current flip-flop circuit 20c in the next stage, and the first current path 210c and the second current path 220c of the third constant current flip-flop circuit 20c are connected. A phase exciting coil 32c (A) and B phase exciting coil 32c (B) of the stator unit 31c connected to the first switching element of the fourth constant current flip-flop circuit 20d at the final stage via the connection point T4. 210d and the second switching element 220d. Further, the A-phase excitation coil 32d (A) and the B-phase excitation coil 32d (B) of the stator unit 31d connected to the first current path 210d and the second current path 220d of the fourth constant current flip-flop circuit 20d, The DC constant current power supply device 10 is connected to the other output terminal T5.

直流定電流電源装置10は、電流切換え器20に表れる負荷起電力の正・負、大・小に依存することなく、指令された定電流設定値に対応した一定の値の直流電流を一定の向きに(出力端子T1から)出力するように構成されている。そして、上述した構成の電流切換え器20では、直流定電流電源装置10の出力端子T1から出力される直流定電流が、第1定電流フリップフロップ20回路a、固定子ユニット31aのA相励磁コイル32a(A)またはB相励磁コイル32a(B)、接続点T2、第2定電流フリップフロップ回路20b、固定子ユニット31bのA相励磁コイル32b(A)またはB相励磁コイル32b(B)、接続点T3、第3定電流フリップフロップ回路20c、固定子ユニット31cのA相励磁コイル32c(A)またはB相励磁コイル32c(B)、接続点T4、第4定電流フリップフロップ回路20d、及び固定子ユニット31dのA相励磁コイル32d(A)またはB相励磁コイル32d(B)を介して直流定電流電源装置10の出力端子T5に帰還するようになっている。   The DC constant current power supply device 10 does not depend on the positive / negative, large / small of the load electromotive force appearing in the current switching device 20, and maintains a constant DC current corresponding to the commanded constant current set value. It is configured to output in the direction (from the output terminal T1). In the current switching device 20 having the above-described configuration, the DC constant current output from the output terminal T1 of the DC constant current power supply device 10 is the first constant current flip-flop 20 circuit a and the A phase excitation coil of the stator unit 31a. 32a (A) or B phase excitation coil 32a (B), connection point T2, second constant current flip-flop circuit 20b, A phase excitation coil 32b (A) or B phase excitation coil 32b (B) of stator unit 31b, Connection point T3, third constant current flip-flop circuit 20c, phase A excitation coil 32c (A) or phase B excitation coil 32c (B) of stator unit 31c, connection point T4, fourth constant current flip-flop circuit 20d, and Output terminal of the DC constant current power supply 10 via the A phase excitation coil 32d (A) or the B phase excitation coil 32d (B) of the stator unit 31d It is adapted to return to the 5.

フリップフロップ制御回路61(切換え制御手段)は、角度位置検出器309からの検出信号に基づいた回転板303(回転子33)の固定子ユニット31aに対する相対的な角度位置を表す角度位置情報に基づいて、第1定電流フリップフロップ20a内の第1スイッチング素子211a及び第2スイッチング素子221aをオン、オフさせるための動作信号を出力し、角度位置検出器309からの検出信号に基づいた回転子33の固定子ユニット31bに対する相対的な角度位置を表す角度位置情報に基づいて、第2定電流フリップフロップ20b内の第1スイッチング素子211b及び第2スイッチング素子221bをオン、オフさせるための動作信号を出力する。また、フリップフロップ制御回路61は、角度位置検出器309からの検出信号に基づいた回転子33の固定子部分31cに対する相対的な角度位置を表す角度位置情報に基づいて、第3定電流フリップフロップ20c内の第1スイッチング素子211c及び第2スイッチング素子221cをオン、オフさせるための動作信号を出力し、角度位置検出器309からの検出信号に基づいた回転子33の固定子ユニット31dに対する相対的な角度位置を表す角度位置情報に基づいて、第4定電流フリップフロップ20d内の第1スイッチング素子211d及び第2スイッチング素子221dをオン、オフさせるための動作信号を出力する。また、フリップフロップ制御回路61は、他の制御系(図示略)からの制動指令を入力すると、動作信号の出力タイミングを、駆動時の出力タイミングから回転子33が電気角180°に対応する角度を回転する時間だけずらす。   The flip-flop control circuit 61 (switching control means) is based on angular position information representing a relative angular position of the rotating plate 303 (rotor 33) with respect to the stator unit 31a based on a detection signal from the angular position detector 309. Thus, an operation signal for turning on and off the first switching element 211a and the second switching element 221a in the first constant current flip-flop 20a is output, and the rotor 33 based on the detection signal from the angular position detector 309 is output. Based on the angular position information representing the relative angular position of the first to the second stator unit 31b, an operation signal for turning on and off the first switching element 211b and the second switching element 221b in the second constant current flip-flop 20b is generated. Output. Further, the flip-flop control circuit 61 generates a third constant current flip-flop based on the angular position information representing the relative angular position of the rotor 33 with respect to the stator portion 31c based on the detection signal from the angular position detector 309. 20c outputs an operation signal for turning on and off the first switching element 211c and the second switching element 221c, and relative to the stator unit 31d of the rotor 33 based on the detection signal from the angular position detector 309. On the basis of the angular position information representing the correct angular position, an operation signal for turning on and off the first switching element 211d and the second switching element 221d in the fourth constant current flip-flop 20d is output. Further, when a braking command from another control system (not shown) is input to the flip-flop control circuit 61, the output timing of the operation signal is determined so that the rotor 33 corresponds to an electrical angle of 180 ° from the output timing at the time of driving. Shift the time for rotation.

スイッチドリラクタンスモータ30の駆動時には、フリップフロップ制御回路61(切換え制御手段)の制御により、図7Aに示すように、第1定電流フリップフロップ回路20aの第1スイッチング素子211a及び第2スイッチング素子221aのオン・オフ動作、第2定電流フリップフロップ回路20bの第1スイッチング素子211b及び第2スイッチング素子221bのオン・オフ動作、第3定電流フリップフロップ回路20cの第1スイッチング素子211c及び第2スイッチング素子221cのオン・オフ動作、及び第4定電流フリップフロップ回路20dの第1スイッチング素子211d及び第2スイッチング素子221dのオン・オフ動作が、順次180度/4=45度(電気角)の位相差をもって繰り返し行われる。また、スイッチドリラクタンスモータ30の制動時には、フリップフロップ制御回路61(切換え制御手段)の制御により、図7Bに示すように、各定電流フリップフロップ回路20a、20b、20c、20dの第1スイッチング素子211a、211b、211c、211d及び第2スイッチング素子221a、221b、221c、221dのオン・オフ動作が駆動時のタイミングから全体として180度(電気角)位相シフトされた状態で、順次180度/4=45度(電気角)の位相差をもって繰り返し行われる。   When the switched reluctance motor 30 is driven, as shown in FIG. 7A, the first switching element 211a and the second switching element 221a of the first constant current flip-flop circuit 20a are controlled by the flip-flop control circuit 61 (switching control means). ON / OFF operation, ON / OFF operation of first switching element 211b and second switching element 221b of second constant current flip-flop circuit 20b, first switching element 211c and second switching of third constant current flip-flop circuit 20c The on / off operation of the element 221c and the on / off operation of the first switching element 211d and the second switching element 221d of the fourth constant current flip-flop circuit 20d are sequentially 180 degrees / 4 = 45 degrees (electrical angle). Repeatedly with phase difference. When braking the switched reluctance motor 30, the first switching elements of the constant current flip-flop circuits 20a, 20b, 20c, and 20d are controlled by the flip-flop control circuit 61 (switching control means) as shown in FIG. 7B. The turn-on / off operations of 211a, 211b, 211c, 211d and the second switching elements 221a, 221b, 221c, 221d are sequentially 180 degrees / 4 in a state where the phases are shifted 180 degrees (electrical angle) as a whole from the driving timing. = It is repeatedly performed with a phase difference of 45 degrees (electrical angle).

図8及び図9を参照して、電流切換え器20における各定電流フリップフロップ回路20a、20b、20c、20dでの転流動作を説明する。なお、電流切換え器20は、4つの定電流フリップフロップ回路20a、20b、20c、20dを有するが、それぞれでの転流動作は、そのタイミングが180度/4(電気角)の位相差だけずれていること以外は同じであるため、図8では、直流定電流電源装置10とともに、直流定電流電源装置10から直流定電流の供給される1つの定電流フリップフロップ回路だけが示されている。図8に示す1つの定電流フリップフロップ回路で代表される各定電流フリップフロップ回路20a、20b、20c、20dでの転流動作は全て同じである。   With reference to FIGS. 8 and 9, the commutation operation in each constant current flip-flop circuit 20a, 20b, 20c, 20d in the current switcher 20 will be described. The current switcher 20 has four constant current flip-flop circuits 20a, 20b, 20c, and 20d. The commutation operation of each of them is shifted by a phase difference of 180 degrees / 4 (electrical angle). FIG. 8 shows only one constant current flip-flop circuit to which a DC constant current is supplied from the DC constant current power supply device 10 together with the DC constant current power supply device 10. The commutation operations in the constant current flip-flop circuits 20a, 20b, 20c, and 20d represented by one constant current flip-flop circuit shown in FIG. 8 are all the same.

図9(a)は、図8における定電流フリップフロップに接続されるA相励磁コイル32(A)の電流がオンしてから、オフになるまでの期間の電流波形を示す。図9(b)は、B相励磁コイル32(B)の電流がオフしてから、次にオンするまでの期間の電流波形を示す。図9(c)は、A相励磁コイル32(A)の電流がオフするとともに、B相励磁コイル32(B)の電流がオンする電流切換え過渡期間中においてコンデンサ230、ダイオード213、A相励磁コイル32(A)、B相励磁コイル32(B)、及びダイオード223を循環する電流iの波形を示す。なお、この循環電流iは、ダイオード223を逆向きに流れるように示されているが、ダイオード223を流れる逆流定電流と相殺されるため、実際にはダイオード223には順方向電流しか存在しない。図9(d)は、上記循環電流iによるコンデンサ230の充電電圧波形を示す。図9(d)において、コンデンサ230の極性は、転流期間終了後に、逆向きに反転する。コンデンサ230の充電電圧は、ダイオード212、213、222、223によって放電することなく、次の転流まで保持される。   FIG. 9A shows a current waveform during a period from when the current of the A-phase exciting coil 32 (A) connected to the constant current flip-flop in FIG. 8 is turned on to when it is turned off. FIG. 9B shows a current waveform during a period from when the current of the B-phase excitation coil 32 (B) is turned off to when it is next turned on. FIG. 9C shows the capacitor 230, the diode 213, and the A phase excitation during the current switching transient period in which the current of the A phase excitation coil 32 (A) is turned off and the current of the B phase excitation coil 32 (B) is turned on. The waveform of the electric current i which circulates through the coil 32 (A), the B phase excitation coil 32 (B), and the diode 223 is shown. Although the circulating current i is shown to flow in the reverse direction through the diode 223, the circulating current i is canceled out with the backflow constant current flowing through the diode 223, so that only the forward current actually exists in the diode 223. FIG. 9D shows a charging voltage waveform of the capacitor 230 by the circulating current i. In FIG. 9D, the polarity of the capacitor 230 is reversed in the reverse direction after the commutation period ends. The charging voltage of the capacitor 230 is held until the next commutation without being discharged by the diodes 212, 213, 222, and 223.

A励磁コイル32(A)及びB相励磁コイル32(B)を流れる電流のオン・オフ動作の周期は図9(a)に示すように、矩形波基本周波数fで行なわれる。また、そのオン・オフ動作の立上り、立下りは、図9(a)において点線で示す転流等価周波数f0で行なわれる。矩形波基本周波数fは、スイッチドリラクタンスモータ30(図2A、図2B参照)における励磁コイル極数Pと回転速度N(毎秒)に依存し、
f=P/2×N ・・・(1)
にて表される。転流等価周波数f0は定電流フリップフロップ(電流切換え回路)における電流切換の速さに依存した概念であって、f<f0の範囲で後述するように適値が選択される。
The cycle of the on / off operation of the current flowing through the A excitation coil 32 (A) and the B phase excitation coil 32 (B) is performed at a rectangular wave fundamental frequency f as shown in FIG. The rise and fall of the on / off operation is performed at the commutation equivalent frequency f 0 shown by the dotted line in FIG. The rectangular wave fundamental frequency f depends on the number of exciting coil poles P and the rotational speed N (per second) in the switched reluctance motor 30 (see FIGS. 2A and 2B).
f = P / 2 × N (1)
It is represented by The commutation equivalent frequency f 0 is a concept that depends on the current switching speed in the constant current flip-flop (current switching circuit), and an appropriate value is selected in the range of f <f 0 as described later.

コンデンサ230に生じる電圧は、直流定電流値をピーク値とした転流等価周波数f0の正弦波電流によるA励磁コイル32(A)のリアクタンス電圧降下分として算出でき、コンデンサ電圧Esは、
s =2πf0LI ・・・(2)
にて表される。但し、LはA相励磁コイル32(A)(B相励磁コイル32(B))のリアクタンスである。上記リアクタンスLは、A励磁コイル32(A)のリアクタンスとB相励磁コイル32(B)のリアクタンスの和であるが、磁極と凸極が対向していない部分では、事実上空心コイルとなるので所定の空隙長で対向した磁極1個分を考えればよい。
The voltage generated in the capacitor 230, can be calculated as a reactance voltage drop of the A excitation coil 32 by a sinusoidal current commutation equivalent frequency f 0 which is the peak value of the DC constant current value (A), the capacitor voltage E s is
E s = 2πf 0 LI (2)
It is represented by However, L is the reactance of the A-phase excitation coil 32 (A) (B-phase excitation coil 32 (B)). The reactance L is the sum of the reactance of the A excitation coil 32 (A) and the reactance of the B phase excitation coil 32 (B). However, in the portion where the magnetic pole and the convex pole do not face each other, the reactance L is effectively an air core coil. What is necessary is to consider one magnetic pole facing each other with a predetermined gap length.

図10A〜図10C及び図11を参照して、駆動トルクについて説明する。回転子33の回転は各図において右回りを基準にしている。なお、図10A〜図10Cは、固定子ユニット31aとそれに対応する回転子ユニット33aとの関係について示しているが、他の固定子ユニット31b、31c、31dとそれに対応する回転子ユニット33b、33c、33dとの関係も同じである。   The drive torque will be described with reference to FIGS. 10A to 10C and FIG. The rotation of the rotor 33 is based on the clockwise direction in each figure. 10A to 10C show the relationship between the stator unit 31a and the corresponding rotor unit 33a, the other stator units 31b, 31c, and 31d and the corresponding rotor units 33b and 33c. , 33d is the same.

図10Aは、回転子ユニット33aの凸極331の回転方向先端Pが、固定子ユニット31aの磁極311の上流側端点Q1に近接した状態を示し、図10Bは、回転子ユニット33aの凸極331の回転方向先端Pが固定子ユニット31aの磁極311の下流側端点Q2に近接した状態を示し、図10Cは、回転子ユニット33aの凸極331の回転方向先端Pが固定子ユニット31aの磁極311の隣の磁極312の上流側端点Q3に近接した状態を示している。励磁コイル321(A相励磁コイル32(A))による磁極311の励磁と、励磁コイル322(B相励磁コイル32(B))による磁極312の励磁の切換りによって、図10A〜図10Cに示す順番で、回転子ユニット33aが、固定子ユニット31aの1極ピッチ分だけ回転する。 Figure 10A is a rotation direction front end P-salient 331 of the rotor unit 33a is, show a state close to the upstream end point to Q 1 pole 311 of the stator unit 31a, 10B are salient rotor unit 33a FIG. 10C shows a state in which the rotation direction tip P of 331 is close to the downstream end point Q2 of the magnetic pole 311 of the stator unit 31a, and FIG. 10C shows the rotation direction tip P of the convex pole 331 of the rotor unit 33a. A state in which the magnetic pole 312 adjacent to 311 is close to the upstream end point Q 3 is shown. FIG. 10A to FIG. 10C show switching of excitation of the magnetic pole 311 by the excitation coil 321 (A-phase excitation coil 32 (A)) and excitation of the magnetic pole 312 by the excitation coil 322 (B-phase excitation coil 32 (B)). In order, the rotor unit 33a rotates by one pole pitch of the stator unit 31a.

A相励磁コイル32(A)及びB相励磁コイル32(B)には、定電流フリップフロップ回路における第1スイッチング素子211と第2スイッチング素子221のオン・オフの交互の切換えによって、図11に示すような矩形波直流定電流が交互に流れる。   The A-phase excitation coil 32 (A) and the B-phase excitation coil 32 (B) are switched to the state shown in FIG. 11 by alternately switching the first switching element 211 and the second switching element 221 in the constant current flip-flop circuit. The rectangular wave direct current constants as shown alternately flow.

具体的には、図10Aに示すように回転子ユニット33aにおける凸極331の回転方向先端Pと固定子ユニット31aにおける磁極311の上流側端点Q1が対向した位置にでは、励磁コイルに対する電流が、A相側に転流して該転流が完了し(図11における時刻t1参照)、次いで、図10Bに示すように凸極331の回転方向先端Pと磁極311の下流側端点Q2とが対向した位置では、励磁コイルに対する電流が、B相側への転流を開始し(図11における時刻t2参照)、更に、図10Cに示すように凸極311の回転方向先端Pと次の磁極312の上流側端点Q3が対向した位置では、前記B相側への転流が完了する(図11における時刻t3参照)ように、定電流フリップフロップ回路における第1スイッチング素子211と第2スイッチング素子221のオン・オフの切換えがなされるようになっている。 More specifically, in a position upstream end point to Q 1 pole 311 is opposed in the rotational direction leading P and stator units 31a-salient 331 on the rotor unit 33a as shown in FIG. 10A, the current to the exciting coil (see time t1 in FIG. 11) said transfer flow is complete commutated to the a-phase side, then, is the downstream end point Q 2 in the rotational direction leading end P and the magnetic poles 311-salient 331 as shown in FIG. 10B At the opposite position, the current to the exciting coil starts to commutate to the B-phase side (see time t2 in FIG. 11), and further, as shown in FIG. 10C, the rotation direction tip P of the convex pole 311 and the next magnetic pole at a position where the upstream-side end point Q 3 facing the 312, the (see time t3 in FIG. 11) commutation is completed to the B-phase side as a first switching element 211 in the constant current flip-flop circuit 2 switching of the on-off switching element 221 is adapted to be made.

これにより、図10Aに示す状態から図10Bに示す状態に遷移する期間では、励磁コイル321(A相励磁コイル32(A))によって励磁された磁極311から及ぶ力によって回転子ユニット31aの凸極331が吸引され、順方向にトルクを生じる。そして、図10Bに示す状態から図10Cに示す状態に遷移する期間では、励磁コイル321(A相励磁コイル32(A))の電流は減少し、励磁コイル322(B相励磁コイル32(B))の電流が増大する転流期間になる。回転子ユニット31aの各凸極の回転方向の幅は、固定子ユニット33aの各磁極の幅より大きく設定されており、励磁極の幅全体が凸極に対向した状態が維持されるので、図10Bに示す状態から図10Cに示す状態に遷移する期間(転流期間)では、A相励磁コイル32(A)の残存電流による反抗トルクが生じない。また、B相励磁コイル32(B)(励磁コイル322)の立ち上がりつつある電流による吸引力は、近傍に回転子ユニット33aの他の凸極が対向していないので、回転子ユニット33aの回転に悪影響を及ぼさない。   Thus, during the transition from the state shown in FIG. 10A to the state shown in FIG. 10B, the convex pole of the rotor unit 31a is generated by the force from the magnetic pole 311 excited by the exciting coil 321 (A-phase exciting coil 32 (A)). 331 is sucked and generates torque in the forward direction. In the period of transition from the state shown in FIG. 10B to the state shown in FIG. 10C, the current of the excitation coil 321 (A-phase excitation coil 32 (A)) decreases and the excitation coil 322 (B-phase excitation coil 32 (B) ) During which the current increases. The width in the rotation direction of each convex pole of the rotor unit 31a is set larger than the width of each magnetic pole of the stator unit 33a, and the state in which the entire width of the excitation pole faces the convex pole is maintained. In the period (commutation period) in which the state shown in FIG. 10B is changed to the state shown in FIG. Further, the attractive force caused by the rising current of the B-phase exciting coil 32 (B) (exciting coil 322) is not rotated by the other convex poles in the vicinity of the rotor unit 33a. No adverse effect.

このようにして、図10Aの状態から図10Bに示す状態に遷移する期間では、設定された最高電流がA相励磁コイル32(A)(励磁コイル321)に流れて、有効なトルクを生じる。この有効なトルクは、励磁電流がB相励磁コイル32(B)(励磁コイル322)に切り換えられた状態でも生じる。回転子ユニット33aにおける各凸極のP点が磁極のQ1点からQ3点に移動する期間のうち、Q1点からQ2点に移動する期間に、トルク及び負荷起電力が生ずる。磁極短縮率Kが、
(Q1〜Q2間の角度)/(Q1〜Q3間の角度)=K ・・・(3)
に従って定義される。
In this way, during the period of transition from the state of FIG. 10A to the state shown in FIG. 10B, the set maximum current flows to the A-phase excitation coil 32 (A) (excitation coil 321), and an effective torque is generated. This effective torque is generated even when the excitation current is switched to the B-phase excitation coil 32 (B) (excitation coil 322). Of the period P point of each salient pole in the rotor unit 33a is moved to the Q 3 points from Q 1 point of the pole, the period of moving from one point Q to Q 2 points, torque and the load electromotive force is generated. Magnetic pole shortening rate K is
(Angle between Q1 and Q2) / (Angle between Q1 and Q3) = K (3)
Defined according to

なお、スイッチドリラクタンスモータ30全体としてのトルク及び起電力は、前述したように見積もられるトルク及び起電力に、各回転子ユニットにおける凸極の総数4と、重相数(回転子ユニット及び固定子ユニットそれぞれの数)4とを乗じた値となる。   Note that the torque and electromotive force of the switched reluctance motor 30 as a whole include the total number of convex poles 4 in each rotor unit and the number of multiple phases (rotor units and stators) as estimated as described above. The number of units is 4).

図12A〜図12Cを参照して、回生動トルクの発生について説明する。なお、図12A〜図12Cは、固定子ユニット31aとそれに対応する回転子ユニット33aとの関係について示しているが、他の固定子ユニット31b、31c、31dとそれに対応する回転子ユニット33b、33c、33dとの関係も同じである。   The generation of regenerative torque will be described with reference to FIGS. 12A to 12C. 12A to 12C show the relationship between the stator unit 31a and the corresponding rotor unit 33a, but the other stator units 31b, 31c, and 31d and the corresponding rotor units 33b and 33c. , 33d is the same.

図12Aは、回転子ユニット33aの凸極331の回転方向後端Pが、固定子ユニット31aの磁極311の上流側端点Q1に近接した状態を示し、図12Bは、回転子ユニット33aの凸極331の回転方向後端Pが、固定子ユニット31aの磁極311の下流側端点Q2に近接した状態を示し、図12Cは、回転子ユニット33aの凸極331の回転方向後端Pが、固定子ユニット31aの磁極311のとなりの磁極312の上流側端点Q3に近接した状態を示している。図12A〜図12Cに示す回転子ユニット33aの角度位置は、図10A〜図10Cに示すものと比べて、それぞれ、凸極の幅の分、即ち、360度/8(幾何角)、180度(電気角)遅れたものとなっている。 Figure 12A is a rotation direction rear end P-salient 331 of the rotor unit 33a is, show a state close to the upstream end point to Q 1 pole 311 of the stator unit 31a, 12B are convex rotor unit 33a rotation direction rear end P of the pole 331 indicates a state close to the downstream end point Q 2 pole 311 of the stator unit 31a, FIG. 12C, the rotation direction rear end P-salient 331 of the rotor unit 33a is, shows a state close to the upstream end point Q 3 pole 312 next to the poles 311 of the stator unit 31a. The angular position of the rotor unit 33a shown in FIG. 12A to FIG. 12C is equal to the width of the convex pole, that is, 360 degrees / 8 (geometric angle) and 180 degrees, respectively, as compared with those shown in FIG. 10A to FIG. (Electrical angle) is delayed.

図12Aに示すように回転子ユニット33aにおける凸極331の回転方向後端Pと固定子ユニット31aにおける磁極311の上流側端点Q1とが対向した位置では、励磁コイルに対する電流が、A相側に転流して該転流が完了し(図11における時刻t1参照)、次いで、図12Bに示すように凸極331の回転方向後端Pと磁極311の下流側端点Q2とが対向した位置では、励磁コイルに対する電流が、B相側への転流を開始し(図11における時刻t2参照)、更に、図12Cに示すように凸極311の回転方向後端Pと次の磁極312の上流側端点Q3が対向した位置では、前記B相側への転流が完了する(図11における時刻t3参照)ように、定電流フリップフロップ回路における第1スイッチング素子211と第2スイッチング素子221のオン・オフの切換えがなされるようになっている。 In the position where the upstream-side end point to Q 1 pole 311 in the direction of rotation the rear end P and the stator unit 31a-salient 331 on the rotor unit 33a is opposed as shown in FIG. 12A, the current to the exciting coil, A phase side commutated said transfer flow is completed (see time t1 in FIG. 11), then the position where the downstream-side end point Q 2 facing the rotational direction rear end P and the magnetic poles 311-salient 331 as shown in FIG. 12B Then, the current to the exciting coil starts to commutate to the B-phase side (see time t2 in FIG. 11), and further, as shown in FIG. in the position where the upstream-side end point Q 3 opposed, as commutation to the B phase side is completed (see time t3 in FIG. 11), the first switching element 211 in the constant current flip-flop circuit the second switch The switching on and off of the grayed element 221 is adapted to be made.

これにより、図12Aに示す状態から図12Bに示す状態に遷移する期間では、励磁コイル321(A相励磁コイル32(A))によって励磁された磁極311の吸引力によって、回転子ユニット31aの凸極331が回転方向と逆方向に引かれて回転子ユニット31aには回転に抗する制動力が作用する。そして、図12Bに示す状態から図12Cに示す状態に遷移する期間では、励磁電流のA相励磁コイル32(A)からB相励磁コイル32(B)への転流がなされるが、前述したのと同様(図10Bに示す状態から図10Cに示す状態に遷移する期間での動作参照)に、凸極の幅が磁極の幅より大きいことから、前記制動を妨げる作用は生じない。   As a result, during the transition from the state shown in FIG. 12A to the state shown in FIG. 12B, the protrusion of the rotor unit 31a is caused by the attractive force of the magnetic pole 311 excited by the excitation coil 321 (A-phase excitation coil 32 (A)). The pole 331 is pulled in the direction opposite to the rotation direction, and a braking force against the rotation acts on the rotor unit 31a. In the period of transition from the state shown in FIG. 12B to the state shown in FIG. 12C, the commutation of the excitation current from the A-phase excitation coil 32 (A) to the B-phase excitation coil 32 (B) is performed. In the same way as (see operation during the period of transition from the state shown in FIG. 10B to the state shown in FIG. 10C), the width of the convex pole is larger than the width of the magnetic pole, so that the action of preventing the braking does not occur.

図13を参照して、各励磁コイルのアンペアターン(起磁力)について説明する。   The ampere turn (magnetomotive force) of each exciting coil will be described with reference to FIG.

固定子ユニット31a(31b、31c、31d)には、A相励磁コイル32(A)としての励磁コイル(321等)が巻回された磁極(311等)と、B相励磁コイル32(B)としての励磁コイル(322等)が巻回された磁極(312等)とが1つおきに配列されている。同相の磁極間には図5に示すように8つの磁気回路が形成される。図13では、上記8つの磁気回路のうちの1つの磁気回路が破線矢印によって示されている。各磁気回路には、2つの励磁コイルと2つの空隙gが含まれている。鉄心の磁束密度は飽和領域以下であれば、鉄心の磁気抵抗は空隙の磁気抵抗に比して無視でき、1つの励磁コイルのアンペアターンと1つの空隙が対応すると考えればよい。電磁気学の一般理論により、アンペアターン(IN)は、
IN(AT)=B・g/μ0≒B・g×800,000 ・・・(4)
I:励磁コイル電流(A)
N:励磁コイルターン数
B:空隙磁束密度(T)
g:空隙長(m)
で表される。
The stator unit 31a (31b, 31c, 31d) has a magnetic pole (311 etc.) around which an exciting coil (321 etc.) as an A phase exciting coil 32 (A) is wound, and a B phase exciting coil 32 (B). Every other magnetic pole (312 etc.) around which an exciting coil (322 etc.) is wound is arranged. As shown in FIG. 5, eight magnetic circuits are formed between the in-phase magnetic poles. In FIG. 13, one of the eight magnetic circuits is indicated by a broken line arrow. Each magnetic circuit includes two exciting coils and two gaps g. If the magnetic flux density of the iron core is lower than the saturation region, the magnetic resistance of the iron core can be ignored as compared with the magnetic resistance of the air gap, and it can be considered that the ampere turn of one exciting coil corresponds to one air gap. According to the general theory of electromagnetism, the ampere turn (IN) is
IN (AT) = B · g / μ 0 ≈B · g × 800,000 (4)
I: Excitation coil current (A)
N: Number of exciting coil turns B: Air gap magnetic flux density (T)
g: gap length (m)
It is represented by

通常の鉄心(珪素鋼板)では磁気飽和しない上限の磁束密度は、1.6T程度と考えられ、モータの小型、軽量に重点をおく場合は、大略これを基準にして励磁コイルが設計できる。ただし、小容量のモータでは上記Bは、これ以下で設計することもできる。   The upper limit magnetic flux density that does not cause magnetic saturation in a normal iron core (silicon steel plate) is considered to be about 1.6 T. When emphasizing the small size and light weight of the motor, the excitation coil can be designed on the basis of this. However, in the case of a small-capacity motor, the above B can be designed with less than this.

また、図13を参照して、磁極の幅、凸極の幅及びヨーク幅について説明する。   Further, with reference to FIG. 13, the width of the magnetic pole, the width of the convex pole, and the yoke width will be described.

回転子ユニット33aの凸極の幅L(円弧長)は、
L=2πR/8(磁極数) (m)・・・・・(5)
を基準に設定される。但し、Rは回転子ユニット33aの凸極の端面での半径(m)である。
The width L (arc length) of the convex pole of the rotor unit 33a is
L = 2πR / 8 (number of magnetic poles) (m) (5)
Is set as a reference. However, R is a radius (m) at the end face of the convex pole of the rotor unit 33a.

固定子ユニット31aの磁極の幅L’(円弧長)は、
L’=KL ・・・・・(6)
を基準に設定される。但し、Kは磁極中短縮率であり、K<1を基準に選択される。この磁極幅短縮率Kは、後述するよう、トルク脈動率、励磁コイル占有率に重要な関係がある。
The magnetic pole width L ′ (arc length) of the stator unit 31a is:
L ′ = KL (6)
Is set as a reference. However, K is the shortening rate in the magnetic pole and is selected based on K <1. The magnetic pole width shortening rate K has an important relationship with the torque pulsation rate and the excitation coil occupation rate, as will be described later.

ヨークの幅W(固定子ユニットの円筒部分の厚さ)は、
W=L’/2 ・・・・・(7)
に設定することができる。磁極を通る磁束の1/2が左右のヨークに分かれるためである。
The width W of the yoke (the thickness of the cylindrical portion of the stator unit) is
W = L '/ 2 (7)
Can be set to This is because 1/2 of the magnetic flux passing through the magnetic pole is divided into the left and right yokes.

図14A〜図14D及び図15を参照して、駆動状態における励磁コイルの起電力について説明する。   The electromotive force of the exciting coil in the driving state will be described with reference to FIGS. 14A to 14D and FIG.

図14A〜図14Bは、駆動状態における回転子ユニットの凸極331の回転方向の角度位置に対する空隙磁束の分布状況を示したものである。図14Aは回転子ユニットの凸極311の回転方向先端Pが固定子ユニットの磁極311の上流側端点Q1と近接した瞬間、図14Bは同じ先端Pが磁極311の略中央点Q2と近接した瞬間、図14Cは同じ先端Pが磁極311の下流側端端Q3に近接した瞬間、図14Dは同じ先端Pが回転方向隣の磁極312の上流側端点Q4に近接した瞬間をそれぞれ示す。図14A〜図14Dに表示した空隙部の矢印は、空隙に生ずる磁束を表す。議論の単純化のため、漏れ磁束はないと仮定すると、回転子ユニットの凸極331と固定子ユニットの磁極311が対向している部分の空隙磁束密度は前述した(4)式による値となる。凸極331の磁極が対向していない部分は、空隙長無限大で空隙磁束密度は0となる。 14A to 14B show the distribution state of the air gap magnetic flux with respect to the angular position in the rotation direction of the convex pole 331 of the rotor unit in the driving state. 14A shows the moment when the rotation direction tip P of the convex pole 311 of the rotor unit is close to the upstream end point Q 1 of the magnetic pole 311 of the stator unit, and FIG. 14B shows that the same tip P is close to the approximate center point Q 2 of the magnetic pole 311. 14C shows the moment when the same tip P approaches the downstream end Q 3 of the magnetic pole 311, and FIG. 14D shows the moment when the same tip P approaches the upstream end Q 4 of the magnetic pole 312 adjacent to the rotation direction. . 14A to 14D indicate the magnetic flux generated in the air gap. For simplicity of discussion, assuming that there is no leakage magnetic flux, the air gap magnetic flux density at the portion where the convex pole 331 of the rotor unit and the magnetic pole 311 of the stator unit face each other is a value according to the above-described equation (4). . The part where the magnetic poles of the convex pole 331 do not face each other has an infinite gap length and the gap magnetic flux density is zero.

図15は、固定子ユニットの励磁磁極の磁束と磁束変化による起電力を説明するための図である。図15(a)は、図14A〜図14Dにおける磁束の変化を描いた図である。横軸は回転方向角度位置を表わし、(i)、(ii)、(iii)、(iv)の角度位置は、図14A、図14B、図14C、図14Dで示す状態の角度位置を対応させている。回転子31が等しい角速度で回転している場合は、図15の横軸は時間軸と同じ概念と見てもよい。励磁磁極の磁束は、時刻(i)(図14Aに対応)を0起点として時刻(ii)(図14Bに対応)、時刻(iii)(図14Cに対応)の過程で直線的に増大して、最大磁束ヤmは、
ヤm=BL’a〔ウェーバ〕・・・・・(8)
となる。但し、Bは(4)式で計算される磁束密度〔T〕、aは磁極厚さ(m)である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the magnetic flux of the excitation magnetic pole of the stator unit and the electromotive force due to the magnetic flux change. FIG. 15A is a diagram depicting changes in magnetic flux in FIGS. 14A to 14D. The horizontal axis represents the rotational angular position, and the angular positions (i), (ii), (iii), and (iv) correspond to the angular positions shown in FIGS. 14A, 14B, 14C, and 14D. ing. When the rotor 31 is rotating at the same angular velocity, the horizontal axis in FIG. 15 may be regarded as the same concept as the time axis. The magnetic flux of the excitation magnetic pole increases linearly in the process of time (ii) (corresponding to FIG. 14B) and time (iii) (corresponding to FIG. 14C), starting from time (i) (corresponding to FIG. 14A). The maximum magnetic flux yam is
Yam = BL'a (Weber) (8)
It becomes. Where B is the magnetic flux density [T] calculated by equation (4), and a is the magnetic pole thickness (m).

励磁磁極を通る磁束ヤが時間的に変化すると当該励磁コイルにはファラデーの法則によって起電力eaが生じる。図15(b)は起電力を表わす。eaは次の(9)式により算出できる。
a=N・dヤ/dt=N・ヤm/T ・・・・・(9)
但し、Nは励磁コイルターン数、Tは図14Aに示す状態から図14Cに示す状態に遷移する間の時間〔秒〕である。起電力の極性は磁束の増大を妨げる方向、即ち、励磁コイルの入口側に正の極性となる。
When the magnetic flux Ya through the excitation magnetic pole varies with time electromotive force e a is generated by Faraday's law to the exciting coil. FIG. 15B shows the electromotive force. e a can be calculated by the following equation (9).
e a = N · d ya / dt = N · ya m / T (9)
However, N is the number of exciting coil turns, and T is the time [seconds] during the transition from the state shown in FIG. 14A to the state shown in FIG. 14C. The polarity of the electromotive force is positive in the direction that prevents the magnetic flux from increasing, that is, the entrance side of the exciting coil.

回転子ユニット33の凸極331は、図14A〜図14Dから分かるように、固定子ユニット31の磁極311に吸引されて右回りのトルクが生じる。起電力eaと励磁電流IはT期間一定、即ち、供給電力はT期間一定のため、発生するトルクはT期間一定になる。図15(c)はトルクを表わす。[供給電力]=[機械トルク出力]として、
a×I×T[J]=2πNτT[J]・・・・・(10)
の関係が成り立つ。但し、Nは回転子の秒速回転速度、τはトルク[−N・m]である。
As can be seen from FIGS. 14A to 14D, the convex pole 331 of the rotor unit 33 is attracted to the magnetic pole 311 of the stator unit 31 to generate clockwise torque. Since the electromotive force e a and the excitation current I are constant for the T period, that is, the supplied power is constant for the T period, the generated torque is constant for the T period. FIG. 15C shows torque. [Supply power] = [Mechanical torque output]
e a × I × T [J] = 2πNτT [J] (10)
The relationship holds. Here, N is the rotational speed per second of the rotor, and τ is the torque [−N · m].

これより、トルクτは、
τ=ea・I/2πN [−N・m] ・・・・・(11)
となり、磁極短縮率Kを考慮した平均起電力ea’、及び平均トルクτ’は、
a’=kea ・・・・・(12)
τ’=kτ ・・・・・(13)
に従って算出することができる。
From this, the torque τ is
τ = e a · I / 2πN [−N · m] (11)
The average electromotive force e a ′ and the average torque τ ′ considering the magnetic pole shortening rate K are
e a '= ke a (12)
τ ′ = kτ (13)
Can be calculated according to

図15において、時刻(iii)と時刻(iv)との間の期間は、A相の励磁電流がB相に転流する期間である。A相励磁電流は、漸減するが、固定子ユニットの磁極の幅は回転子ユニットの凸極の幅より狭いので、吸引力によるトルクはいずれの方向にも生じない。また、この期間は、起電力は主回路から切り離されており、主回路との間に電気エネルギーの授受は行われない。かつまた、B相の励磁磁極は対向する凸極がないため、相互間に起磁力は生じない。図15における時刻(iv)では、A相からB相への転流が完了し、B相の励磁磁極を主体とした動作が開始される。   In FIG. 15, a period between time (iii) and time (iv) is a period during which the A-phase excitation current commutates to the B-phase. The A-phase excitation current gradually decreases, but since the width of the magnetic pole of the stator unit is narrower than the width of the convex pole of the rotor unit, torque due to attractive force does not occur in any direction. During this period, the electromotive force is separated from the main circuit, and no electrical energy is exchanged with the main circuit. Moreover, since the B-phase excitation magnetic poles do not have opposing convex poles, no magnetomotive force is generated between them. At time (iv) in FIG. 15, commutation from the A phase to the B phase is completed, and an operation mainly including the B phase excitation magnetic pole is started.

図16A〜図16Dは、回生制動状態における回転子ユニットの凸極の回転方向の角度位置に対する空隙磁束の分布状態を示したものである。前述した図14A〜図14Dでは、回転子ユニット33の凸極331の回転方向先端Pの固定磁極の各点Q1、Q2、Q3、Q4に対する位置関係が示されていたが、図16A〜図16Dでは、凸極331の回転方向後端P点と固定磁極の各点Q1、Q2、Q3、Q4との位置関係に変えられている。即ち、図16A〜図16Dは、図14A〜図14Dと対比して、回転子ユニット33の凸極331の幅の円弧長分(電気角180度)回転方向に対して遅れた状態を示す。図17(a)は、A相の励磁磁極の磁束の変化、図17(b)はA相励磁コイルの起電力、図17(c)は回転子ユニット33の凸極331に生じる制動力を表わす。起電力eaの値は、前記(9)式と同じ値であり、その極性は磁束の減少を妨げる方向で、励磁コイルの電流入口側が「負」である。制動力の値は前記(11)式の駆動トルクと同じである。 FIG. 16A to FIG. 16D show the distribution state of the gap magnetic flux with respect to the angular position in the rotation direction of the convex poles of the rotor unit in the regenerative braking state. In FIG. 14A to FIG. 14D described above, the positional relationship between the fixed magnetic poles at the rotation direction tip P of the convex pole 331 of the rotor unit 33 with respect to the points Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 is shown. In FIG. 16A to FIG. 16D, the positional relationship is changed between the rear end P point in the rotation direction of the convex pole 331 and the points Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 of the fixed magnetic pole. That is, FIGS. 16A to 16D show states delayed from the rotation direction by the arc length (electrical angle 180 degrees) of the width of the convex pole 331 of the rotor unit 33 as compared with FIGS. 14A to 14D. 17A shows the change in the magnetic flux of the A-phase excitation magnetic pole, FIG. 17B shows the electromotive force of the A-phase excitation coil, and FIG. 17C shows the braking force generated on the convex pole 331 of the rotor unit 33. Represent. The value of the electromotive force e a, the (9) is the same value as type, the polarity in the direction that prevents the decrease of the flux, the current inlet side of the exciting coil is "negative". The value of the braking force is the same as the driving torque in the equation (11).

本実施の形態に係るスイッチドリラクタンスモータ30では、図2A及び図2Bに示すように8極4重相構造であるので、前述した1凸極当たりの起電力ea’及びトルクτ’は、1回転子ユニットあたりそれぞれ4倍となり、4重相当たり更に4倍となって、計、16倍となる。従って、モータ全体での出力及びトルクは、
出力=16・ea・I・K ・・・・(14)
トルク=16{ea・I/2πN}・K ( =出力/2πN) ・・・・(15)
となる。
Since the switched reluctance motor 30 according to the present embodiment has an 8-pole quadrupole structure as shown in FIGS. 2A and 2B, the electromotive force e a ′ and torque τ ′ per convex pole described above are Each rotor unit is 4 times, and each quadruple phase is further 4 times, for a total of 16 times. Therefore, the output and torque of the entire motor are
Output = 16 · e a · I · K (14)
Torque = 16 {e a · I / 2πN} · K (= output / 2πN) (15)
It becomes.

図18A〜図18Cを参照して、本実施の形態に係るスイッチドリラクタンスモータ駆動システムにおける速度起電力と電気エネルギーの供給及び回生について説明する。   With reference to FIGS. 18A to 18C, the supply and regeneration of speed electromotive force and electric energy in the switched reluctance motor drive system according to the present embodiment will be described.

図18A〜図18Cは、スイッチドリラクタンスモータ30における回転子33の回転にともなって誘起される速度起電力に対応して行われる直流定電流電源装置10のエネルギー供給及び回生の動作を表している。図18Aは、スイッチドリラクタンスモータ30が駆動している状態、図18Bは、スイッチドリラクタンスモータ30が回生制動している状態、図18Cは、スイッチドリラクタンスモータ30の停止する状態をそれぞれ示している。   18A to 18C show energy supply and regeneration operations of the DC constant current power supply device 10 performed in response to the speed electromotive force induced by the rotation of the rotor 33 in the switched reluctance motor 30. FIG. . 18A shows a state where the switched reluctance motor 30 is driven, FIG. 18B shows a state where the switched reluctance motor 30 is regeneratively braked, and FIG. 18C shows a state where the switched reluctance motor 30 stops. Yes.

このモータ駆動システムにおいて、ファラデーの法則、あるいはフレミングの法則によって算出される起電力Eaと、そのとき流れる電流(アンペア)との積(ワット)は、正味の動力変換、可逆的な動力変換とみなせる。直流定電流電源装置10から出力端子T1を通して出力される直流定電流Iがスイッチドリラクタンスモータ30のA相励磁コイル32(A)またはB相励磁コイル32(B)を通って出力端子T5に帰還する。   In this motor drive system, the product (watt) of electromotive force Ea calculated by Faraday's law or Fleming's law and the current (ampere) flowing at that time can be regarded as net power conversion and reversible power conversion. . The direct current constant current I output from the direct current constant current power supply 10 through the output terminal T1 is fed back to the output terminal T5 through the A phase excitation coil 32 (A) or the B phase excitation coil 32 (B) of the switched reluctance motor 30. To do.

スイッチドリラクタンスモータ30が駆動している状態では、図18Aに示すようにスイッチドリラクタンスモータ30において正の起電力Eaが発生しており、Ea+×Iの電力(ワット)と、抵抗RのA相励磁コイル32(A)またはB相励磁コイル32(B)を通る電流IによってI2×Rの電力(ワット)が直流定電流電源装置10から供給される。この場合、Ea+×Iの電力(ワット)が機械的な出力となり、I2Rの電力(ワット)が損失分となる。スイッチドリラクタンスモータ30の制動時には、図18Bに示すように、スイッチドリラクタンスモータ30において負の起電力Eaが発生し、機械的動力が、Ea-×Iの電力(ワット)及びI2Rの電力に変換される。そして、I2Rの電力(ワット)が損失分となる一方、Ea-×Iの電力(ワット)が直流定電流電源装置10に回収される(回生)。なお、スイッチドリラクタンスモータ30が停止状態にある場合には、図18Cに示すように、起電力Eaの発生はなく、A相励磁コイル32(A)またはB相励磁コイル32(B)での損失分であるI2Rの電力(ワット)だけが直流定電流電源装置10から供給される。 In a state where the switched reluctance motor 30 is driven, a positive electromotive force Ea is generated in the switched reluctance motor 30 as shown in FIG. 18A, and Ea + × I power (watt) and resistance R The I 2 × R power (watt) is supplied from the DC constant current power supply 10 by the current I passing through the A-phase exciting coil 32 (A) or the B-phase exciting coil 32 (B). In this case, Ea + × I power (watts) is a mechanical output, and I 2 R power (watts) is a loss. At the time of braking of the switched reluctance motor 30, as shown in FIG. 18B, a negative electromotive force Ea is generated in the switched reluctance motor 30, and mechanical power is Ea × I (watts) and I 2 R Converted to electric power. The power of I 2 R (watt) becomes a loss, while the power of Ea × I (watt) is recovered by the DC constant current power supply device 10 (regeneration). When the switched reluctance motor 30 is in a stopped state, as shown in FIG. 18C, no electromotive force Ea is generated, and the A-phase excitation coil 32 (A) or the B-phase excitation coil 32 (B) Only the I 2 R power (watts) corresponding to the loss is supplied from the DC constant current power supply device 10.

このように、本実施の形態に係るスイッチドリラクタンスモータ駆動システムでは、駆動と回生制動(速度起電力Eaの正負)、回転速度の大小(速度起電力Eaの大小)に対して、電流切換え器20における切換え動作の180度(電気角)の位相シフトだけで、特別な制御なしで電力の供給及び回生が自動的に行われるようになる。   As described above, in the switched reluctance motor drive system according to the present embodiment, a current switching device for driving and regenerative braking (positive / negative speed electromotive force Ea) and rotational speed (speed electromotive force Ea magnitude). With only a phase shift of 180 degrees (electrical angle) of the switching operation at 20, power supply and regeneration are automatically performed without special control.

次に、図19A〜図19Dを参照して、8極4重相構造となる本発明の実施の形態に係るスイッチドリラクタンスモータ30におけるトルク脈動について説明する。   Next, with reference to FIGS. 19A to 19D, torque pulsation in the switched reluctance motor 30 according to the embodiment of the present invention having an 8-pole quadruple phase structure will be described.

図19Aは、磁極短縮率K=0.75における4つの固定子ユニット31a〜31d及び回転子ユニット33a〜33dに対応した4つの相(I)、(II)、(III)、(IV)についてのトルクの状態及びそれらの合成トルクの状態を示している。図19Bは、磁極短縮率K=0.5における4つの相(I)、(II)、(III)、(IV)についてのトルクあるいは速度起電力(駆動時)の状態及びそれらの合成トルクあるいは合成起電力の状態を示している。このように磁極短縮率K=0.75の場合(図19A参照)及び磁極短縮率K=0.5の場合(図19B参照)では、合成トルクあるいは合成起電力には、全く脈動が表れないことが分かる。ただし、合成トルク及び合成起電力の値は、K=0.75の場合は、それぞれ各相のピーク値の3倍であるのに対して、K=0.5の場合は、それぞれ各相のピーク値の2倍である。単純にはこの比でモータの出力は小さくなる。但し、後者は磁極巾が小さくなる分、励磁コイルのスペースが広くとれるメリットが生じる。   FIG. 19A shows four phases (I), (II), (III), and (IV) corresponding to the four stator units 31a to 31d and the rotor units 33a to 33d at the magnetic pole shortening rate K = 0.75. The state of torque and the state of their combined torque are shown. FIG. 19B shows the state of torque or speed electromotive force (during driving) for the four phases (I), (II), (III), and (IV) at the magnetic pole shortening rate K = 0.5 and their combined torque or The state of the combined electromotive force is shown. Thus, when the magnetic pole shortening rate K = 0.75 (see FIG. 19A) and when the magnetic pole shortening rate K = 0.5 (see FIG. 19B), no pulsation appears in the combined torque or the combined electromotive force. I understand that. However, the value of the combined torque and the combined electromotive force is three times the peak value of each phase when K = 0.75, whereas the value of each phase when K = 0.5. It is twice the peak value. Simply, this ratio reduces the motor output. However, the latter has a merit that the space for the exciting coil can be increased as the magnetic pole width becomes smaller.

図19Cは、磁極短縮率K=0.75を基準にして僅かに磁極の幅を広げて磁極短縮率K=0.8に設定した場合、図19Dは、磁極短縮率K=0.75を基準にして僅かに磁極の幅を小さくして磁極短縮率K=0.7に設定した場合、をそれぞれ示す。いずれの場合にも、合成トルク及び合成起電力には脈動が生じる。なお、8極4重相(図2A、図2B参照)のスイッチドリラクタンスモータ30において、回転速度を6000rpmに想定すると、脈動周波数は3200Hzであり、回転速度を200rpm(低速度)に想定すると、脈動周波数は107Hzである。脈動分の振幅は、1相(固定子ユニット、回転子ユニット)分のトルク、起電力に等しい。   FIG. 19C shows a case where the magnetic pole shortening rate K = 0.75 is set by setting the magnetic pole shortening rate K = 0.8 by slightly widening the magnetic pole width based on the magnetic pole shortening rate K = 0.75. The cases where the magnetic pole width is slightly reduced with reference to the magnetic pole shortening rate K = 0.7 are shown. In either case, pulsation occurs in the combined torque and the combined electromotive force. In the switched reluctance motor 30 having an 8-pole quadruple phase (see FIGS. 2A and 2B), assuming a rotational speed of 6000 rpm, a pulsation frequency is 3200 Hz, and a rotational speed is assumed to be 200 rpm (low speed). The pulsation frequency is 107 Hz. The amplitude of pulsation is equal to the torque and electromotive force for one phase (stator unit, rotor unit).

図20を参照して、スイッチドリラクタンスモータ30の振動及び騒音について説明する。   The vibration and noise of the switched reluctance motor 30 will be described with reference to FIG.

スイッチドリラクタンスモータ30では、大きさ、重量の弱点を補う為に鉄心の磁束密度を飽和領域内近くの値で使用することが多い。磁束密度1.6Tを想定すると対向磁極1cm2当たり、102Nの吸引力が生じる。図20は、本発明の実施の形態における8極構成における励磁磁極に働く吸引力を描いたものである。この場合、A相磁極(A相励磁コイル32(A)が巻かれた磁極)が励磁され、円形の外周鉄心構造の回転子33に対して、4方からの均等な吸引力が作用する。また、B相磁極が励磁された場合にも、回転子33に対して4方向からの均等な吸引力が作用する。従って、回転子33に常に4方向からの均等な吸引力が作用するようになるので、モータ駆動中において振動や騒音が生じ難いものとなると考えられる。 In the switched reluctance motor 30, the magnetic flux density of the iron core is often used at a value close to the saturation region in order to compensate for the weakness in size and weight. Assuming a magnetic flux density of 1.6 T, an attractive force of 102 N is generated per 1 cm 2 of the opposed magnetic pole. FIG. 20 depicts the attractive force acting on the excitation magnetic pole in the 8-pole configuration in the embodiment of the present invention. In this case, the A-phase magnetic pole (the magnetic pole wound with the A-phase excitation coil 32 (A)) is excited, and an equal attractive force from four directions acts on the rotor 33 having a circular outer peripheral core structure. In addition, even when the B-phase magnetic pole is excited, an equal attractive force from four directions acts on the rotor 33. Therefore, since equal attraction forces from four directions always act on the rotor 33, it is considered that vibration and noise are less likely to occur during motor driving.

上述したような本発明の実施の形態に係るスイッチドリラクタンスモータ駆動システムによれば、固定子31を構成する4つの固定子ユニット31a〜31dそれぞれの4個の磁極の1つおきに巻回されたA相励磁コイル32(A)とB相励磁コイル32(B)とに矩形波直流定電流を各固定子ユニット31a〜32dについ所定のタイミングずつずらしながら切換え供給することにより、固定子31の外側に配置された回転子33を構成する4個の回転子ユニット33a〜33dのそれぞれの4個の凸極が対応する固定子ユニット31a〜31dの励磁される磁極に順次吸引されて回転子が回転するようになるので、トルク脈動、振動の少ない効率的な駆動が可能になる。また、固定子31を構成する4個の固定子ユニット31a〜31dそれぞれの4個の磁極に巻回されたA相励磁コイル32(A)とB相励磁コイル32(B)とに矩形波の直流定電流を交互に切り換えつつ供給することにより、スイッチドリラクタンスモータ30を、駆動させることができるとともに、その制動時に、各固定子ユニット31a〜31dの各磁極に巻回されたA相励磁コイル32(A)及びB励磁相コイル32(B)に供給される直流定電流に重畳する、対応する回転子ユニット33a〜33dの凸極との対向面積の変化に応じた電流を直流定電流電源装置10に帰還させることができるので、スイッチドリラクタンスモータ30の駆動とともに回生電を回収することができるようになる。   According to the switched reluctance motor drive system according to the embodiment of the present invention as described above, each of the four magnetic poles of each of the four stator units 31a to 31d constituting the stator 31 is wound. By switching and supplying a rectangular wave direct current constant current to each of the stator units 31a to 32d at predetermined timings to the A phase exciting coil 32 (A) and the B phase exciting coil 32 (B), The four convex poles of the four rotor units 33a to 33d constituting the rotor 33 arranged on the outside are sequentially attracted to the magnetized magnetic poles of the corresponding stator units 31a to 31d, so that the rotor is Since it rotates, efficient driving with less torque pulsation and vibration becomes possible. Further, a rectangular wave is applied to the A-phase excitation coil 32 (A) and the B-phase excitation coil 32 (B) wound around the four magnetic poles of each of the four stator units 31 a to 31 d constituting the stator 31. The switched reluctance motor 30 can be driven by supplying the DC constant current while alternately switching, and the A-phase excitation coil wound around each magnetic pole of each of the stator units 31a to 31d at the time of braking. The DC constant current power source generates a current corresponding to a change in the facing area of the corresponding rotor units 33a to 33d superimposed on the DC constant current supplied to the 32 (A) and B excitation phase coils 32 (B). Since it can be returned to the apparatus 10, the regenerative electricity can be recovered with the driving of the switched reluctance motor 30.

なお、本実施の形態に係るスイッチドリラクタンスモータ30は、8極4重相の構造となっていたが、各固定子ユニット31a〜31の磁極の数として、4、8、12、16、20、・・・の4の倍数の任意の数が選択可能である。また、重相数は2、3、4、・・・の任意の重相数が選択可能である。   The switched reluctance motor 30 according to the present embodiment has an 8-pole quadruple-phase structure, but the number of magnetic poles of the stator units 31a to 31 is 4, 8, 12, 16, 20 ,... Can be selected as an arbitrary number that is a multiple of 4. Further, the number of heavy phases can be selected from any number of 2, 3, 4,...

但し、磁極の数については、
(i)極数を増すと、同じ出力を生じるための磁極巾が狭くでき、鉄心ヨークに反映して、モータの小型、軽量化に繋がる。
ii)上記、最小極数の4極の場合、吸引力は外周鉄心をつぶす様に作用し、振動、騒音の原因になる。
However, regarding the number of magnetic poles,
(I) When the number of poles is increased, the magnetic pole width for generating the same output can be narrowed and reflected in the iron core yoke, leading to a reduction in the size and weight of the motor.
ii) In the case of the above four poles having the minimum number of poles, the attractive force acts to crush the outer peripheral iron core, causing vibration and noise.

また、重相数については、
(i)重相数を増すと、励磁コイル1相分のリアクタンスが重相数の二乗に逆比例して低減し、転流過電圧、高速回転の面で有利である。
(ii)重相数を増すと、それに対応して電流切換器ユニット数が増し、コスト、半導体損に不利になる。
(iii)重相数1では、始動力ゼロの点が生じる。
上記の点を勘案して磁極の数、重相数を決めることができる。
For the number of heavy phases,
(I) When the number of heavy phases is increased, the reactance for one excitation coil phase is reduced in inverse proportion to the square of the number of heavy phases, which is advantageous in terms of commutation overvoltage and high-speed rotation.
(Ii) When the number of heavy phases is increased, the number of current switch units is correspondingly increased, which is disadvantageous for cost and semiconductor loss.
(Iii) When the number of multiple phases is 1, a point where the starting force is zero occurs.
Considering the above points, the number of magnetic poles and the number of multiple phases can be determined.

なお、前述したスイッチドリラクタンスモータ駆動システムは、スイッチドリラクタンスモータ30の回転軸306(回転子33)を外力(風力等の自然力や他の機関からの駆動力等)によって回転させて電力を回収する発電機システムとして利用することも可能である。   The above-described switched reluctance motor drive system collects electric power by rotating the rotating shaft 306 (rotor 33) of the switched reluctance motor 30 by external force (natural force such as wind power or drive force from other engines). It can also be used as a generator system.

以上、説明したように、本発明に係るスイッチドリラクタンスモータ及びその駆動子システムは、効率的な駆動が可能で、回生電力の回収が可能となるとともに、トルク脈動、振動が少なくすることができるという効果を有し、複数の凸極を有する回転子と、該回転子の外周に配置され、凸部に励磁コイルが巻かれた構造の複数の磁極とを有し、該複数の磁極の励磁コイルに順次電流を供給することにより、前記回転子を回転させるようにしたスイッチドリラクタンスモータ及びその駆動システムとしてとして有用である。また、電気自動車の車輪に回転子を固定することにより、所謂インホイールモータとして利用することもできる。   As described above, the switched reluctance motor and its driver system according to the present invention can be efficiently driven, can recover regenerative power, and can reduce torque pulsation and vibration. The rotor having a plurality of convex poles, and a plurality of magnetic poles arranged on the outer periphery of the rotor and having a structure in which an exciting coil is wound around the convex portion, and exciting the plurality of magnetic poles The present invention is useful as a switched reluctance motor configured to rotate the rotor by sequentially supplying a current to the coil and a driving system thereof. Moreover, it can also utilize as what is called an in-wheel motor by fixing a rotor to the wheel of an electric vehicle.

10 直流定電流電源装置
20 電流切換え器
20a、20b、20c、20d 定電流フリップフロップ回路
210a、210b、210c、210d 第1電流路
220a、220b、220c、220d 第2電流路
211a、211b、211c、211d 第1スイッチング素子
221a、221b、221c、221d 第2スイッチング素子
212a、212b、212c、212d ダイオード
213a,213b,213c,213d ダイオード
230a、230b、230c、230d コンデンサ
30 スイッチドリラクタンスモータ
302、303 軸受け板
304、305 軸受け
306 支持軸
307 回転子止め
308 固定ボルト
309 角度位置検出器
31 固定子
31a、31b、31c、31d 固定子ユニット
311、312、313、314、315、316、317、318 磁極
32(A) A相励磁コイル
32(B) B相励磁コイル
321、322、323、324、325、326、327、328 励磁コイル
33 回転子
33a、33b、33c、33d 回転子ユニット
331、332、333、334 凸極
10 DC constant current power supply device 20 Current switching unit 20a, 20b, 20c, 20d Constant current flip-flop circuit 210a, 210b, 210c, 210d First current path 220a, 220b, 220c, 220d Second current path 211a, 211b, 211c, 211d First switching element 221a, 221b, 221c, 221d Second switching element 212a, 212b, 212c, 212d Diode 213a, 213b, 213c, 213d Diode 230a, 230b, 230c, 230d Capacitor 30 Switched reluctance motor 302, 303 Bearing plate 304, 305 Bearing 306 Support shaft 307 Rotor stopper 308 Fixing bolt 309 Angular position detector 31 Stator 31a, 31b, 31c, 31d Stator unit 311, 312, 313, 314, 315, 316, 317, 318 Magnetic pole 32 (A) A phase excitation coil 32 (B) B phase excitation coil 321, 322, 323, 324, 325, 326, 327, 328 Excitation coil 33 Rotor 33a, 33b, 33c, 33d Rotor unit 331, 332, 333, 334 Convex pole

Claims (6)

励磁コイルの装着された固定子と、該固定子を囲むように配置された回転子とを有し、
前記回転子は、同軸的に配置された複数の回転子ユニットを有し、
前記固定子は、前記複数の回転子ユニットに対向するように配置される複数の固定子ユニットを有し、
前記複数の回転子ユニットのそれぞれは、所定角度間隔にて並ぶ2n(nは整数)個の凸極を有し、
前記複数の固定子ユニットのそれぞれは、対応する回転子ユニットの各凸極との間に所定のギャップが形成されるように所定角度間隔にて並ぶ4n(nは整数)個の磁極を有し、
前記複数の固定子ユニットのそれぞれにおける前記4n個の磁極の1つおきに第1の励磁コイルが巻回されるとともに、前記第1の励磁コイルの巻回された磁極以外の磁極に順次第2の励磁コイルが巻回され、
前記複数の回転子ユニットと、前記複数の固定子ユニットとの回転方向の相対位置は、所定角度ずれるように設定されているスイッチドリラクタンスモータと、
直流定電流電源装置と、
前記スイッチドリラクタンスモータにおける前記複数の固定子ユニットのそれぞれに対応して設けられ、第1の電流路と第2の電流路とを切換える複数の電流切換え回路と、
前記電流切換え回路を制御して、前記第1の電流路と前記第2とを交互に導通させる切換え制御手段とを有し、
各電流切換え回路の第1の電流路及び第2の電流路と対応する固定子ユニットに設けられた第1の励磁コイル及び第2の励磁コイルとがそれぞれ直列接続された状態で、前記複数の電流切換え回路が直列的に接続され、
前記直流定電流電源装置の一方の出力端子から出力される直流定電流が前記直列的に接続された初段の電流切換え回路の第1及び第2の電流路に入力し、最終段の電流切換え回路の第1の電流路に接続された第1の励磁コイル及び第2の電流路に接続された第2の励磁コイルを流れた前記直流定電流が前記直流定電流電源装置の他方の出力端子に帰還するように、前記直流定電流電源装置、前記複数の電流切換え回路及び前記スイッチドリラクタンスモータが接続され、
前記切換え制御手段は、前記スイッチドリラクタンスモータの前記回転子の角度位置に応じて前記複数の電流切換え回路それぞれにおける前記第1及び前記第2の電流路の導通状態を交互に切換えて矩形波電流を前記第1及び第2の励磁コイルに交互に流し、前記スイッチドリラクタンスモータの駆動時と制動時とで、前記第1及び第2の電流路の導通状態を切換えるタイミングを前記回転子の電気角180度に対応する角度の回転時間だけずらすように各電流切換え回路を制御するモータ駆動システム
A stator on which an excitation coil is mounted, and a rotor arranged so as to surround the stator;
The rotor has a plurality of rotor units arranged coaxially;
The stator has a plurality of stator units arranged to face the plurality of rotor units,
Each of the plurality of rotor units has 2n (n is an integer) convex poles arranged at a predetermined angular interval.
Each of the plurality of stator units has 4n (n is an integer) magnetic poles arranged at a predetermined angular interval so that a predetermined gap is formed between each of the convex poles of the corresponding rotor unit. ,
A first exciting coil is wound around every other of the 4n magnetic poles in each of the plurality of stator units, and second magnetic poles are sequentially applied to the magnetic poles other than the wound magnetic poles of the first exciting coil. The exciting coil is wound,
The relative position in the rotational direction of the plurality of rotor units and the plurality of stator units is a switched reluctance motor set so as to deviate by a predetermined angle ;
DC constant current power supply,
A plurality of current switching circuits provided corresponding to each of the plurality of stator units in the switched reluctance motor, for switching between a first current path and a second current path;
Switching control means for controlling the current switching circuit and alternately conducting the first current path and the second,
In a state where the first excitation coil and the second excitation coil provided in the stator unit corresponding to the first current path and the second current path of each current switching circuit are connected in series, respectively, A current switching circuit is connected in series,
A DC constant current output from one output terminal of the DC constant current power supply device is input to the first and second current paths of the first-stage current switching circuit connected in series, and the final-stage current switching circuit. The DC constant current flowing through the first exciting coil connected to the first current path and the second exciting coil connected to the second current path is supplied to the other output terminal of the DC constant current power supply device. The DC constant current power supply device, the plurality of current switching circuits and the switched reluctance motor are connected so as to return,
The switching control means alternately switches the conduction state of the first and second current paths in each of the plurality of current switching circuits according to the angular position of the rotor of the switched reluctance motor, thereby switching a rectangular wave current. Are alternately passed through the first and second exciting coils, and the timing of switching the conduction state of the first and second current paths between when the switched reluctance motor is driven and when braking is applied. A motor drive system that controls each current switching circuit so as to shift by an angle rotation time corresponding to an angle of 180 degrees .
前記整数nは2以上であって、前記複数の回転子ユニットのそれぞれは、4個以上の凸極を有するとともに、前記複数の固定子ユニットのそれぞれは、8個以上の磁極を有する請求項1記載のモータ駆動システムThe integer n is 2 or more, each of the plurality of rotor units has four or more convex poles, and each of the plurality of stator units has eight or more magnetic poles. The motor drive system described. 前記複数の回転子ユニットと、前記複数の固定子ユニットとの回転方向の相対位置は、固定子ユニットの磁極のピッチ角度を前記複数の回転子ユニットの個数で除した角度ずつずれるように設定されている請求項1または2記載のモータ駆動システムThe relative positions of the plurality of rotor units and the plurality of stator units in the rotation direction are set to be shifted by an angle obtained by dividing the pitch angle of the magnetic poles of the stator unit by the number of the plurality of rotor units. The motor drive system according to claim 1 or 2. 前記複数の回転子ユニットは、回転方向の同じ角度関係にて固定されている請求項1乃至3のいずれかに記載のモータ駆動システムThe motor drive system according to claim 1, wherein the plurality of rotor units are fixed at the same angular relationship in the rotation direction. 前記複数の固定子ユニットは、回転方向の同じ角度関係にて配置されている請求項1乃至3のいずれかに記載のモータ駆動システムThe motor drive system according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of stator units are arranged at the same angular relationship in the rotation direction. 前記複数の固定子ユニットそれぞれの各磁極の回転方向の幅の前記複数の回転子ユニットそれぞれの各凸極の回転方向の幅に対する割合が1未満の所定の割合に設定された請求項1乃至5のいずれかに記載のモータ駆動システムThe ratio of the width in the rotation direction of each magnetic pole of each of the plurality of stator units to the width in the rotation direction of each convex pole of each of the plurality of rotor units is set to a predetermined ratio of less than one. The motor drive system according to any one of the above.
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