JP5751147B2 - モータ装置 - Google Patents
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Description
全節巻型3相リラクタンスモータ100では、3つの相コイルの内の2つの相コイルに通電した際の相互インダクタンスを利用してトルクを発生する。
特に、高速回転領域では、誘起電圧が大きくなるため、相互インダクタンスの影響により、電流制御が複雑となり、適正なトルクを発生することが困難となる。
この場合、切替え後にA相コイルとB相コイルの巻線の電流により発生する磁束は、C相コイルの電流減少を妨げる方向に作用する。このため、C相コイルにトルクに寄与しない電流成分が残ってしまい、トルクが低減し、任意のトルクを得られないという問題が生じる。
請求項1に記載のモータ装置は、全節巻よりなる3相のコイルを有する全節巻型リラクタンスモータと、各相のコイルへの通電制御を行う制御装置とを備える。
制御装置は、第1の相コイルと第2の相コイルとに通電した状態から、第3の相コイルと第1の相コイルとに通電した状態へ切替える際に、第1の相コイルの通電をONにしたまま、第2の相コイルの通電をOFFにして第2の相コイルの電流減少を開始した後、第3の相コイルの通電をONにして第3の相コイルへの電流増加を開始する。
高速回転時には電流変化に遅れが生じるため、本手段では遅れ分を鑑みて電流増加開始のタイミングを早めている。これにより、制御性がよくなる。
請求項2に記載のモータ装置によれば、第2の相コイルの電流減少開始のタイミングは、第1の相コイルと第2の相コイルとの間のステータ磁極が、ロータ突極に対向し終わるよりも早いタイミングである。
高速回転時には電流変化に遅れが生じるため、本手段では遅れ分を鑑みて電流減少開始のタイミングを早めている。これにより、制御性がよくなる。
請求項3に記載のモータ装置によれば、第1の相コイルと第2の相コイルとに通電した状態から、第3の相コイルと第1の相コイルとに通電した状態へ切替える際に、制御装置は、第2の相コイルの電流減少を開始した後、第2の相コイルの電流が所定割合減少してから、第3の相コイルへの電流増加を開始する。
これによれば、第2の相コイルに生じるトルクに寄与しない電流成分を低減することができる。すなわち、相互インダクタンスによる影響を低減することができる。
〔実施例1の構成〕
実施例1のモータ装置1を、図1〜図7を用いて説明する。
モータ装置1は、全節巻よりなる3相のコイルを有する全節巻型リラクタンスモータ(以下、モータ2と呼ぶ)と、各相のコイルへの通電制御を行う制御装置3とを備える。
モータ本体4は、回転可能に支持されたロータ8と、このロータ8の外周側にロータ8を取り囲むように配置されたステータ9とを有する。
ステータコア10は、電気角360°の間に等間隔で配置された「6×m個(mは1以上の整数)」のステータティース(ステータ突極)12と、各ステータティース12を磁気的に結合するバックヨーク13とを備える。
ステータコア10とロータコア15とは同軸的に配され、ステータティース12とロータティース16とが径方向にエアギャップを介して対向するように配されている。
具体的には、A相コイルA、B相コイルB、C相コイルCのそれぞれは、回転方向に機械角で180°対向する2つのスロット18内に集中巻きされるものであり、各相コイルA〜Cは、一方のスロット18では正方向に巻かれ、180°対向する他方のスロット18では負方向に巻かれる。
そして、周方向に隣接する各相コイルの巻線方向は交互に巻き方向が逆転するように配され、隣接する2相のコイルに通電された状態では、その2相のコイルにおいて逆方向に電流が流れるように配されている。
例えば、図2(a)の位置にロータコア15が存在する場合には、A相コイルAとC相コイルCとが通電状態にある。その後、B相コイルBとA相コイルとが通電された状態にする。これを回転方向に繰り返すことによって、ロータ8は回転する。
ある相コイルを第1の相コイルとした場合、回転方向に隣り合う相コイルを順に、第2の相コイル、第3の相コイルとする。
本実施例では、制御装置3が、例えば、A相コイルA(第1の相コイル)とC相コイルC(第2の相コイル)とに通電した状態から、B相コイルB(第3の相コイル)とA相コイルA(第1の相コイル)とに通電した状態へ切替える際に、C相コイルC(第2の相コイル)の電流減少開始のタイミングとB相コイルB(第3の相コイル)の電流増加開始のタイミングとをずらすように、通電制御する。
従来例では、図3に示すように、ロータティース16が、B相コイルBとA相コイルAとの間のステータティース12bに対向し始める電気角120°で、C相コイルCの通電OFFとB相コイルBの通電ONを同時に実施していた。
電気角120°以降も同様に、各相コイルA〜Cの電流減少開始のタイミングと電流増加開始のタイミングとをそれぞれずらしている。
本実施例では、例えば、電流Icがピーク値の3割程度低下したときに、B相コイルBの通電をONするように、C相コイルCの通電OFFのタイミングとB相コイルBの通電ONのタイミングとをずらしている。
本実施例では、第1の相コイルと第2の相コイルとに通電した状態から、第3の相コイルと第1の相コイルとに通電した状態へ切替える際に、第2の相コイルの通電OFFタイミングと、第3の相コイルへの通電ONタイミングとをずらしている。
この場合、C相コイルCの通電OFF後にも相互インダクタンスによる影響を受けて、トルクに寄与しない電流成分がC相コイルCに残ってしまう。この結果、トルクが低下してしまうことになる。
このトルクに寄与しない電流成分は特に高速回転時に発生するため、図7に示すように、従来と比較して、高速回転時におけるトルクを向上させることができる。
しかし、高速回転時に生じる電流変化の遅れを考慮して、B相コイルBの通電ON(電流増加開始)のタイミングをロータティース16がステータティース12bに対向し始める電気角120°よりも早いタイミングにしてもよい。ただし、C相コイルCの通電OFFのタイミングとB相コイルBの通電ONのタイミングとはずれている。
例えば、B相コイルBの通電OFFのタイミングに着目して説明する。
従来例では、A相コイルAの通電ONタイミングである電気角360°でB相コイルBの通電をOFFにしているが、実施例では、360°よりも早い位相でOFFにしている。しかし、B相コイルBの通電をOFFするタイミングを240°まで早めてしまうと、図8の参考例に示すように、C相コイルCの通電ONタイミングと重なってしまう。
そこで、B相コイルBの通電をOFFするタイミングは、240°より遅く360°より早い位相でなければならない。
実施例2のモータ装置1を、実施例1とは異なる点を中心に図9を用いて説明する。
本実施例では、第1の相コイルと第2の相コイルとに通電した状態から、第3の相コイルと第1の相コイルとに通電した状態へ切替える際に、第1の相コイルの電流をデューティー制御により減少させてもよい。
この場合にも、第2の相コイル(例えば、C相コイルC)の電流減少開始のタイミング(デューティ制御の開始点)と、第3の相コイル(例えば、B相コイルB)の電流増加開始のタイミングとは実施例1と同様にずれている。
本実施例によっても、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
実施例3のモータ装置1を、実施例1とは異なる点を中心に図10を用いて説明する。
実施例1では、第2の相コイル(例えばC相コイルC)の通電をOFFにする位相を早めて、第3の相コイル(例えばB相コイルB)の通電をONする電気角120°よりも以前でC相コイルCの電流減少を開始していた。
しかし、本実施例では、図10に示すように、第2の相コイル(例えばC相コイルC)の通電をOFFにする位相は従来例と同じであり、第3の相コイル(例えばB相コイルB)の通電をONする位相を遅らせている。
これによっても、実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
実施例1は、モータ本体4がインナーロータタイプであったが、全節巻型リラクタンスモータのモータ構造であればよく、例えば、ロータ8がステータ9の外側に配されるアウターロータタイプであってもよい。
例えば、図11(a)に示すようなフルHブリッジ回路や、図11(b)に示すような汎用3相インバータを2つ組み合わせた回路であってもよい。
2 モータ(全節巻型リラクタンスモータ)
3 制御装置
12 ステータティース(ステータ磁極)
16 ロータティース(ロータ突極)
A A相コイル
B B相コイル
C C相コイル
Claims (3)
- 全節巻よりなる3相のコイルを有する全節巻型リラクタンスモータと、
前記各相のコイルへの通電制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、第1の相コイルと第2の相コイルとに通電した状態から、第3の相コイルと前記第1の相コイルとに通電した状態へ切替える際に、前記第1の相コイルの通電をONにしたまま、前記第2の相コイルの通電をOFFにして前記第2の相コイルの電流減少を開始した後、前記第3の相コイルの通電をONにして前記第3の相コイルへの電流増加を開始するモータ装置であって、
前記第3の相コイルの電流増加開始のタイミングは、
前記第3の相コイルと前記第1の相コイルとの間のステータ磁極が、ロータ突極に対向し始めるよりも早いタイミングであることを特徴とするモータ装置。 - 全節巻よりなる3相のコイルを有する全節巻型リラクタンスモータと、
前記各相のコイルへの通電制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、第1の相コイルと第2の相コイルとに通電した状態から、第3の相コイルと前記第1の相コイルとに通電した状態へ切替える際に、前記第1の相コイルの通電をONにしたまま、前記第2の相コイルの通電をOFFにして前記第2の相コイルの電流減少を開始した後、前記第3の相コイルの通電をONにして前記第3の相コイルへの電流増加を開始するモータ装置であって、
前記第2の相コイルの電流減少開始のタイミングは、
前記第1の相コイルと前記第2の相コイルとの間のステータ磁極が、ロータ突極に対向し終わるよりも早いタイミングであることを特徴とするモータ装置。 - 請求項1または2に記載のモータ装置において、
前記第1の相コイルと前記第2の相コイルとに通電した状態から、前記第3の相コイルと前記第1の相コイルとに通電した状態へ切替える際に、
前記制御装置は、前記第2の相コイルの電流減少を開始した後、前記第2の相コイルの電流が所定割合減少してから、前記第3の相コイルへの電流増加を開始することを特徴とするモータ装置。
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