JP5735018B2 - 最小限の固定子鉄心を備えたスイッチドリラクタンス機 - Google Patents
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Description
本発明の一態様によると、本発明の二相スイッチドリラクタンス機は、鉄心と複数の回転子磁極とを有する回転子と、磁束伝達の伝導性を有する第1の固定子構造と第2の固定子構造とを備え、前記第1の固定子構造は第1の固定子背部により相互に連結された第1の固定子磁極と第2の固定子磁極と第3の固定子磁極とを有し、前記第2の固定子構造は第2の固定子背部により相互に連結された第4の固定子磁極と第5の固定子磁極と第6の固定子磁極とを有し、前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部とは、前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部の間で直接の磁束伝達の伝導性を有しない媒体により分離されており、前記回転子が回転軸を中心に一回り回転するに従い、前記回転子磁極のいずれか1つから2つに分かれ、前記回転軸上の固定位置から半径方向に延在して、前記回転子に合わせて回転する、仮想的な幾何学的磁束線は、順次前記第1の固定子構造と前記第2の固定子構造の各固定子磁極を横断する、二相スイッチドリラクタンス機である。
次に、図4a〜図4dを参照し、本発明の実施形態の一般的な動作原理について説明する。この機械における回転子112を反時計方向に回転させる目的で、本発明の実施形態において以下の励磁シーケンスを適用する。図4aに示したように、回転子磁極R1およびR6は、それぞれ、相Aの固定子磁極S1およびS3に対してずれている。この位置において、回転子磁極R1およびR6は完全にずれた位置にあり、相Aに関して最大のリラクタンスを有する。相Aの巻線118が通電され、これにより、図4bに示したように、回転子磁極R1およびR6が固定子磁極S1およびS3に整列し、最小のリラクタンスまたは完全に整列する位置になる。この位置において、相Aの巻線118をオフにする、または通電遮断しなければならない。この相Aの整列位置において、回転子磁極R3およびR8は、それぞれ、固定子磁極S4およびS2に対してずれている。図4cに示したように、相Bの巻線120に通電すると、回転子が回転し、図4dに示したように、回転子磁極R3およびR8が固定子磁極S4およびS2に整列する。図4dに示した回転子位置においては、相Bの巻線120をオフにする。連続的な回転を達成するためには、相Aの巻線118および相Bの巻線120を、回転子の位置に従って連続的に通電および通電遮断しなければならない。これにより、ずれている回転子磁極が、隣接する固定子磁極に整列する。
Claims (39)
- 二相スイッチドリラクタンス機(「TPSRM」)であって、
鉄心と複数の回転子磁極とを有する回転子と、
磁束伝達の伝導性を有する第1の固定子構造と第2の固定子構造とを備え、前記第1の固定子構造は第1の固定子背部により相互に連結された第1の固定子磁極と第2の固定子磁極と第3の固定子磁極とを有し、前記第2の固定子構造は第2の固定子背部により相互に連結された第4の固定子磁極と第5の固定子磁極と第6の固定子磁極とを有し、前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部とは、前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部の間で直接の磁束伝達の伝導性を有しない媒体により分離されており、
前記第1の固定子磁極の周りに巻かれた第1の巻線と、
前記第2の固定子磁極の周りに巻かれた第2の巻線と、をさらに備え、
前記第3の固定子磁極の周りには巻線が巻かれておらず、
前記回転子が回転軸を中心に一回り回転するに従い、(1)前記回転子の回転軸方向での前記TPSRMの断面視において前記回転子磁極のいずれか1つを2つに分け、(2)前記回転軸の中心から延在して、(3)前記回転軸の直交方向に延在して、(4)前記回転子に合わせて回転する、磁束線は、順次前記第1の固定子構造の各固定子磁極と交差し、順次前記第2の固定子構造の各固定子磁極と交差し、
前記第3の固定子磁極は、前記回転子の前記回転方向において前記第1および第2の固定子磁極間に配置されており、
前記第6の固定子磁極は、前記回転子の前記回転方向において前記第4および第5の固定子磁極間に配置されている、
TPSRM。 - 前記第1の固定子構造と前記第2の固定子構造が前記回転子を部分的にのみ囲む、請求項1に記載のTPSRM。
- プラスチック成形品をさらに備えており、前記第1の固定子構造と前記第2の固定子構造が前記プラスチック成形品に取り付けられている、請求項1に記載のTPSRM。
- スリーブタイプ固定具をさらに備えており、前記第1の固定子構造と前記第2の固定子構造が前記スリーブタイプ固定具に取り付けられている、請求項1に記載のTPSRM。
- 前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部のそれぞれが取付け用切欠きを備える、請求項1に記載のTPSRM。
- 前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部のそれぞれが、第1の切欠き端部と第2の切欠き端部とを備え、
前記第1の切欠き端部と前記第2の切欠き端部は、前記第1の固定子構造と前記第2の固定子構造のそれぞれと回転子との整列を維持する、請求項1に記載のTPSRM。 - 前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部のそれぞれが、円弧構造を有する、請求項1に記載のTPSRM。
- 前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部のそれぞれが、角度付き構造を有する、請求項1に記載のTPSRM。
- 前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部のそれぞれが、実質的にまっすぐな構造を有し、
前記第1の固定子構造と前記第2の固定子構造のそれぞれの固定子磁極が、それらの前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部のそれぞれに垂直に配置されている、
請求項1に記載のTPSRM。 - 前記TPSRMの第1の相では、前記第1の巻線が通電する間に電磁磁束が前記第1の固定子磁極と前記第3の固定子磁極と前記複数の回転子磁極の2つを通過し、
前記TPSRMの第2の相では、前記第2の巻線が通電する間に電磁磁束が前記第2の固定子磁極と前記第3の固定子磁極と前記複数の回転子磁極の2つを通過する、請求項1に記載のTPSRM。 - 前記第4の固定子磁極の周りに巻かれた第3の巻線と、
前記第5の固定子磁極の周りに巻かれた第4の巻線と、をさらに備え、
前記第6の固定子磁極の周りには巻線が巻かれておらず、
前記TPSRMの第1の相では、前記第1の巻線と前記第3の巻線が通電する間に電磁磁束が前記第4の固定子磁極と前記第6の固定子磁極と前記複数の回転子磁極の2つを通過し、
前記TPSRMの第2の相では、前記第2の巻線と前記第4の巻線が通電する間に電磁磁束が前記第5の固定子磁極と前記第6の固定子磁極と前記複数の回転子磁極の2つを通過する、請求項10に記載のTPSRM。 - 前記第3の固定子磁極の先端の円弧状面の長さが前記回転子磁極のピッチと実質的に等しい、請求項1に記載のTPSRM。
- 前記第1の巻線への通電から前記第2の巻線への通電へ移行する間、前記第3の固定子磁極において磁束反転が起こらない、請求項2に記載のTPSRM。
- 前記第1の固定子磁極と前記第2の固定子磁極の周囲にそれぞれ配置された第1のコイルと第2のコイルとをさらに備えており、
前記第1のコイルを流れる電流の伝導により前記TPSRMの二相の第1の相を励磁し、
前記第2のコイルを流れる電流の伝導により前記TPSRMの二相の第2の相を励磁する、請求項1に記載のTPSRM。 - 前記第1の固定子背部の前記第1の固定子磁極と前記第2の固定子磁極と前記第3の固定子磁極の1つだけの組と、前記第2の固定子背部の前記第4の固定子磁極と前記第5の固定子磁極と前記第6の固定子磁極の1つだけの組とが、いかなる特定の時でもトルクを発生することができる、請求項1に記載のTPSRM。
- TPSRMであって、
複数の回転子磁極を有し、前記回転子磁極のそれぞれが円弧状面を有する、回転子と、
第1の鉄心構造および第2の鉄心構造を備えている固定子であって、前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造がそれぞれ主外側セグメントを有しており、前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれが各主外側セグメントから延出した第1の固定子磁極と第2の固定子磁極と第3の固定子磁極を有し、前記第1の鉄心構造の前記主外側セグメントおよび前記第2の鉄心構造の前記主外側セグメントが前記主外側セグメントの間で直接の磁束伝達の伝導性を有しない媒体により分離されている前記固定子と、
前記第1の鉄心構造の第1の固定子磁極と前記第1の鉄心構造の第2の固定子磁極の周囲にそれぞれ配置された、第1のコイルと第2のコイルと、を備え、
前記第1のコイルを流れる電流の伝導により前記TPSRMの二相の第1の相を励磁し、
前記第2のコイルを流れる電流の伝導により前記TPSRMの二相の第2の相を励磁し、
前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれの前記第3の固定子磁極が前記TPSRMの二相の各相を励磁する間、磁束を伝達する共通固定子磁極であり、
前記第1の鉄心構造の前記第3の固定子磁極は、前記回転子の回転方向において前記第1の鉄心構造の前記第1および第2の固定子磁極間に配置されており、
前記第2の鉄心構造の前記第3の固定子磁極は、前記回転子の回転方向において前記第2の鉄心構造の前記第1および第2の固定子磁極間に配置されている、
TPSRM。 - 前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれの前記共通固定子磁極の先端の円弧の長さが前記回転子磁極のピッチに等しく、
前記共通固定子磁極の円弧が、磁束経路の有効幅を定義している、請求項16に記載のTPSRM。 - 前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造は、前記回転子の回転軸方向での前記TPSRMの断面視において、直径方向に互いに反対に配置されている、請求項16に記載のTPSRM。
- 前記回転子は、10個の回転子磁極を備える、請求項16に記載のTPSRM。
- 前記主外側セグメントが、前記回転子に対応する円弧の形状である、請求項16に記載のTPSRM。
- 各主外側セグメントが、角部セクションと2つの端部セクションとを有する角度セグメントとして実質的に形成されており、前記角部セクションが、前記主外側セグメントの前記2つの端部セクションよりも前記回転子から離れて位置している、請求項16に記載のTPSRM。
- 各主外側セグメントが、角部セクションと2つの端部セクションとを有する角度セグメントとして実質的に形成されており、
各鉄心構造の前記第1の固定子磁極および前記第2の固定子磁極が前記主外側セグメントそれぞれの前記2つの端部セクション付近に配置されており、
各鉄心構造の前記共通固定子磁極は、前記主外側セグメントそれぞれの前記角部セクションから延出しており、前記第1の固定子磁極と前記第2の固定子磁極の延出長さより大きい前記主外側セグメントからの延出長さを有する、
請求項17に記載のTPSRM。 - 前記主外側セグメントのそれぞれが実質的にまっすぐであり、それらの前記固定子磁極が前記主外側セグメントのそれぞれに実質的に垂直に配置されている、請求項16に記載のTPSRM。
- 各鉄心構造それぞれの前記第1の固定子磁極と前記第2の固定子磁極と前記第3の固定子磁極のうちの1つにおいて磁束反転が起こらない、請求項16に記載のTPSRM。
- 前記共通固定子磁極のそれぞれの有効空隙のリラクタンスは、前記回転子のあらゆる回転位置において実質的に一定である、請求項17に記載のTPSRM。
- TPSRMであって、
複数の回転子磁極を有する回転子と、
第1の鉄心構造および第2の鉄心構造を備えている固定子であって、前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれが前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造の間で直接の磁束伝達の伝導性を有しない媒体により分離されており、前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれが、主外側セグメントを有し、磁束が通過することのできるそれぞれの固定子磁極を有し、前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれにおける1つの固定子磁極が、TPSRMの二相のそれぞれを励磁する間磁束を伝達しその先端に円弧状面を有する共通固定子磁極であり、前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれにおける前記共通固定子磁極の先端の面の前記円弧状面の円弧の長さが、前記複数の磁極の回転子ピッチに等しい、前記固定子と、
前記第1の鉄心構造の第1の固定子磁極の周りに巻かれている第1のコイルと、
前記第1の鉄心構造の第2の固定子磁極の周りに巻かれている第2のコイルと、
前記第2に鉄心構造の第1の固定子磁極の周りに巻かれている第3のコイルと、
前記第2の鉄心構造の第2の固定子磁極の周りに巻かれている第4のコイルと、を備え、
前記第1および第3のコイルの通電によって、前記TPSRMの二相の第1の相を励磁し、
前記第2および第4のコイルの通電によって、前記TPSRMの二相の第2の相を励磁し、
前記第1の鉄心構造の前記共通固定子磁極は、前記回転子の回転方向において前記第1の鉄心構造の前記第1および第2の固定子磁極間に配置されており、
前記第2の鉄心構造の前記共通固定子磁極は、前記回転子の回転方向において前記第2の鉄心構造の前記第1および第2の固定子磁極間に配置されている、
TPSRM。 - 前記共通固定子磁極のそれぞれの有効空隙のリラクタンスは、前記回転子のあらゆる回転位置において実質的に一定である、請求項26に記載のTPSRM。
- 前記主外側セグメントのそれぞれが円弧構造を有する、請求項26に記載のTPSRM。
- 前記主外側セグメントのそれぞれが角度付き構造を有する、請求項26に記載のTPSRM。
- 前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれが、前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造を前記回転子に対して固定するための複数のボルト穴、をさらに含んでいる、請求項29に記載のTPSRM。
- 前記複数のボルト穴が、磁束経路の乱れが最小であるように、前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれの前記角度付き主外側セグメントに沿って配置されている、請求項30に記載のTPSRM。
- 前記角度付き構造の前記主外側セグメントのそれぞれが、角部セクションと2つの端部セクションとを含んでおり、
前記主外側セグメントのそれぞれの前記共通固定子磁極が、前記主外側セグメントから定義される延出長さとして、前記第1および第2の固定子磁極に関連付けられる延出長さより大きい長さだけ、対応する前記角部セクションから延出している、請求項29に記載のTPSRM。 - 前記主外側セグメントのそれぞれが実質的にまっすぐな構造である、請求項26に記載のTPSRM。
- 前記第1の鉄心構造および前記第2の鉄心構造のそれぞれが、両方の構造を固定子材料片から切り出すことを可能にする一方で固定子材料片から発生する無駄な製品が最小となるレイアウトフットプリント、を有する、請求項33に記載のTPSRM。
- 前記第1の固定子磁極が湾曲端部を有し、前記湾曲端部が、より大きな磁束経路を提供するような寸法を有する、請求項33に記載のTPSRM。
- TPSRMであって、
鉄心と複数の回転子磁極とを有する回転子と、
磁束伝達の伝導性を有する第1の固定子構造と第2の固定子構造とを備え、前記第1の固定子構造は第1の固定子背部により相互に連結された第1の固定子磁極と第2の固定子磁極と第3の固定子磁極とを有し、前記第2の固定子構造は第2の固定子背部により相互に連結された第4の固定子磁極と第5の固定子磁極と第6の固定子磁極とを有し、前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部とは、前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部の間で直接の磁束伝達の伝導性を有しない媒体により分離されており、
前記第3および第6の固定子磁極は、前記TPSRMの二相の各相を励磁する間に磁束を伝達する、前記二相に共通の固定子磁極であり、
前記第1の固定子磁極と前記回転子磁極のいずれか1つとが整列され第1の最小リラクタンス位置をなすとき、前記第1の最小リラクタンス位置において前記第3の固定子磁極と前記回転子磁極の別のいずれか1つとがさらに整列され、
前記第3の固定子磁極は、前記回転子の回転方向において前記第1および第2の固定子磁極間に配置されており、
前記第6の固定子磁極は、前記回転子の回転方向において前記第4および第5の固定子磁極間に配置されている、
TPSRM。 - 前記第2の固定子磁極と前記回転子磁極のいずれか1つとが整列され第2の最小リラクタンス位置をなすとき、前記第2の最小リラクタンス位置において前記第3の固定子磁極と前記回転子磁極の別のいずれか1つとがさらに整列される、
請求項36に記載のTPSRM。 - 前記共通固定子磁極のそれぞれの有効空隙のリラクタンスは、前記回転子のあらゆる回転位置において実質的に一定である、請求項36に記載のTPSRM。
- TPSRMであって、
鉄心と複数の回転子磁極とを有する回転子と、
磁束伝達の伝導性を有する第1の固定子構造と第2の固定子構造とを備え、前記第1の固定子構造は第1の固定子背部により相互に連結された第1の固定子磁極と第2の固定子磁極と第3の固定子磁極とを有し、前記第2の固定子構造は第2の固定子背部により相互に連結された第4の固定子磁極と第5の固定子磁極と第6の固定子磁極とを有し、前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部とは、前記第1の固定子背部と前記第2の固定子背部の間で直接の磁束伝達の伝導性を有しない媒体により分離されており、
前記第1の固定子磁極の周りに巻かれた第1の巻線と、
前記第2の固定子磁極の周りに巻かれた第2の巻線と、をさらに備え、
前記第3の固定子磁極の周りには巻線が巻かれておらず、
前記回転子が回転軸を中心に一回り回転するに従い、前記複数の回転子磁極のそれぞれが、前記第1および第2の固定子構造の各固定子磁極と順次整列して整列磁極間の有効空隙のリラクタンスを最小とし、
前記第3の固定子磁極は、前記回転子の回転方向において前記第1および第2の固定子磁極間に配置されている、
TPSRM。
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