JP6012582B2 - Winding switching type rotating electrical machine - Google Patents
Winding switching type rotating electrical machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP6012582B2 JP6012582B2 JP2013242044A JP2013242044A JP6012582B2 JP 6012582 B2 JP6012582 B2 JP 6012582B2 JP 2013242044 A JP2013242044 A JP 2013242044A JP 2013242044 A JP2013242044 A JP 2013242044A JP 6012582 B2 JP6012582 B2 JP 6012582B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- winding
- stator
- rotating electrical
- electrical machine
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Windings For Motors And Generators (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
本発明は永久磁石型モータ等の巻線切換型回転電機に関し、特に農業機械や産業機械の原動機に適した巻線切換型回転電機に関するものである。 The present invention relates to a winding switching type rotating electrical machine such as a permanent magnet type motor, and more particularly to a winding switching type rotating electrical machine suitable for a prime mover of an agricultural machine or an industrial machine.
ハイブリッドシステムは乗用車だけでなく農業機械や建設機械、レクリエーショナル用など多目的用途用の車両(ユーティリティビークル、以下UVという)等においても使用が検討されつつある。ハイブリッドシステム用のモータとしては、高効率であることからロータに永久磁石を用いた同期式永久磁石モータが用いられることが多い。バッテリーを使用しないシリーズハイブリッド車両とは異なり、パラレルハイブリッド車両では、永久磁石モータは電池システムと接続して使用される。永久磁石モータは使用する電池の電圧によって回転数の上限が規定されるため、使用用途に応じたモータを設計することが必要となる。特に電源電圧は電池の価格やモータあるいは発電機の特性に大きな影響を与える。例えば高電圧型のモータであれば高回転数を得ることができる。又低電圧モータであれば回転数は低いが、高トルク型とすることができる。従ってこのような特性を切換えるために従来より巻線を切換えて特性を変化させるモータが提案されている。 The hybrid system is being considered for use not only in passenger cars but also in vehicles for various purposes (utility vehicles, hereinafter referred to as UV) such as agricultural machinery, construction machinery, and recreational vehicles. As a motor for a hybrid system, a synchronous permanent magnet motor using a permanent magnet as a rotor is often used because of its high efficiency. Unlike series hybrid vehicles that do not use batteries, in parallel hybrid vehicles, the permanent magnet motor is used in connection with a battery system. Since the upper limit of the number of rotations of a permanent magnet motor is defined by the voltage of the battery used, it is necessary to design a motor according to the intended use. In particular, the power supply voltage has a great influence on the price of the battery and the characteristics of the motor or generator. For example, a high voltage motor can provide a high rotational speed. If the motor is a low-voltage motor, the rotational speed is low, but it can be a high torque type. Therefore, in order to switch such characteristics, motors that change the characteristics by switching windings have been proposed.
例えば特許文献1には、モータの固定子の巻線を直列と並列とのいずれかに切換えることによって高速低トルク型と低速高トルク型の特性を選択できるようにした巻線切換型回転電機が提案されている。又特許文献2には外部に出力される6つの巻線のうち3本の導電ピンをY字接続にした3つの巻線に接続し、他の3つの巻線を夫々両端から出力して9本の導電ピンを外部に出力した巻線切換型回転電機の構成が示されている。又運転中にスイッチングによってこのような巻線切換えを行えるようにした装置についても提案されている(特許文献3)。
For example,
しかしながらこのような従来の巻線切換型回転電機においては、巻線を切換えるための切換回路や切換スイッチが1箇所に設けられている。従って各端子をその切換回路に導く必要があり、構造が複雑になるという問題点があった。 However, in such a conventional coil switching type rotating electrical machine, a switching circuit and a switching switch for switching the winding are provided in one place. Therefore, it is necessary to lead each terminal to the switching circuit, and there is a problem that the structure becomes complicated.
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであって、簡単な構造で特性を切換えることができるようにすることを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and an object thereof is to enable switching of characteristics with a simple structure.
この課題を解決するために、本発明の巻線切換型回転電機は、円柱状の外周に永久磁石が設けられ、回転自在に保持された回転子と、前記回転子の外側の全周にギャップを隔ててコイル巻線を有する固定子と、を具備する回転電機において、前記回転電機の側方に対称に設けられ、固定子コイル巻線を切換える第1,第2のターミナルボックスを具備し、前記固定子の固定子巻線は、180°単位の2つのブロックで形成されたものであり、前記第1,第2のターミナルボックスは、前記2つのブロックの固定子巻線をY接続とダブルY接続とのいずれかとなるように接続するものである。 In order to solve this problem, a winding-switching rotating electrical machine according to the present invention is provided with a permanent magnet provided on a cylindrical outer periphery, and a rotor that is rotatably held, and a gap around the outer periphery of the rotor. A rotating electric machine comprising a stator having coil windings separated from each other, provided symmetrically on the sides of the rotating electric machine, comprising first and second terminal boxes for switching the stator coil windings, The stator winding of the stator is formed of two blocks of 180 ° units, and the first and second terminal boxes have a Y connection and a double connection of the stator windings of the two blocks. The connection is made to be either Y-connected.
ここで前記回転電機は、前記回転子に永久磁石が埋め込まれたIPMモータとしてもよい。 Here, the rotating electrical machine may be an IPM motor in which a permanent magnet is embedded in the rotor.
ここで前記第1,第2のターミナルボックスは、前記固定子巻線の180°単位の2つのブロックの境界位置に設けられたものとしてもよい。 Here, the first and second terminal boxes may be provided at a boundary position between two blocks of the stator winding in units of 180 °.
ここで前記回転電機の固定子巻線は、集中巻き又は分布巻きのいずれかとしてもよい。 Here, the stator winding of the rotating electric machine may be either concentrated winding or distributed winding.
このような特徴を有する本発明によれば、2つのターミナルボックスを用いているため、固定子コアに巻かれるコイル端部の配線ライン長を短くすることができる。そしてターミナルボックス内で接続を変化させ、直列接続(Y接続)とすることによって高圧用モータ又は発電機として使用したり、低速駆動モータ又は発電機として使用することができる。又並列接続(ダブルY接続)とすることによって低圧用モータ又は発電機として使用したり、高速駆動モータ又は発電機として使用することができる。そのためモータ自体の機種数を少なくして種々の用途に切換えて使用することができるという効果が得られる。例えば農業機械や建設機械では低速高トルク型モータが用いられることが多く、レクリエーション用途等のUVでは低トルクであっても高速のモータが求められることが多く、機種の数も多くなる。本発明によれば車両に搭載する電池の電圧に応じて切換えることができるという効果が得られる。又ターミナルボックスを第1,第2のコイル巻線のブロックの境界位置に設けるようにすれば、配線ライン長をより短くすることができる。 According to the present invention having such a feature, since the two terminal boxes are used, the wiring line length of the coil end portion wound around the stator core can be shortened. And it can be used as a high-voltage motor or generator or a low-speed drive motor or generator by changing the connection in the terminal box and making it a series connection (Y connection). Moreover, by using parallel connection (double Y connection), it can be used as a low-pressure motor or generator, or can be used as a high-speed drive motor or generator. Therefore, the effect that the number of models of the motor itself can be reduced and switched to various applications can be obtained. For example, low-speed, high-torque motors are often used in agricultural machinery and construction machinery, and high-speed motors are often required even with low torque in UV for recreational use, and the number of models increases. According to the present invention, there is an effect that switching can be performed according to the voltage of the battery mounted on the vehicle. If the terminal box is provided at the boundary position between the blocks of the first and second coil windings, the wiring line length can be further shortened.
次に本発明の実施の形態による回転電機について説明する。本実施の形態はロータ内に永久磁石が埋め込まれて形成された同期式のIPMモータ10とする。図1(a)はその正面図であり、図1(b)はその断面図である。これらの図に示すようにこのモータ10は円柱状の外周部に多数のボルトを介してハウジング11が固定されている。シャフト12に一対のベアリング13,14を介して円柱状の回転子20が回転自在に形成されている。回転子20の外周部分には一定の角度間隔で永久磁石が埋め込まれている。回転子20の外側には所定のギャップを介して固定子30がハウジング11に固定されている。固定子30は例えば24の環状に形成された固定子コアとその間のスロットが外周から回転子20の中心軸に向かって形成されている。各固定子コアには後述するように3相のコイル巻線が形成されている。
Next, the rotating electrical machine according to the embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a
そしてこの実施の形態によるIPMモータ10には、図1に示すようにハウジング11の左右の対称な位置に第1のターミナルボックス41,第2のターミナルボックス42が設けられている。ターミナルボックス41,42は固定子のコイル巻線を直列及び並列のいずれかに切換えることによって、電池電圧やモータの所望の特性に対応したY接続又はダブルY接続となるように切換えて結線するためのものである。図2はターミナルボックス41,42の正面図を示している。
The
次に固定子のコイル巻線のパターンを示す概念図について説明する。図3は24スロットの場合の固定子のスロットとコアを示しており、図4は巻線パターンの一例である集中巻きを示す概念図である。これらの図において1〜24の数字はスロットの番号を示している。図4に示すようにU巻線ではスロット1〜5の間の4つの固定子コアに対して夫々集中してコイル巻線が形成されており、その両端部をU1及びU2とする。そしてスロット5〜9の間の4つの固定子コアに対して同様にW巻線のコイルが形成されており、その両端部をW1,W2とする。又スロット9〜13の間の4つの固定子コアに対して同様にV巻線のコイル巻線が形成されており、その両端部をV1,V2とする。こうしてスロット1〜13の間の固定子コアに対して180°分の第1のブロックの巻線が形成される。又スロット13〜24の間の固定子コアに対しても同様に、U巻線ではスロット13〜17の間に4つのコアに対して集中してコイル巻線が形成されており、その両端部をU3及びU4とする。そしてスロット17〜21の4つのコアに対して同様にW巻線のコイルが形成されており、その両端部をW3,W4とする。又スロット21〜24の間の4つのコアに対して同様にV巻線のコイル巻線が形成されており、その両端部をV3,V4とする。そして図示のようにU巻線ではU1〜U4、V巻線ではV1〜V4、W巻線ではW1〜W4の端子が引き出される。こうしてスロット13〜1の間の残りの固定子コアに対して180°分の第2のブロックの巻線が形成される。
Next, a conceptual diagram showing a pattern of the coil winding of the stator will be described. FIG. 3 shows stator slots and cores in the case of 24 slots, and FIG. 4 is a conceptual diagram showing concentrated winding as an example of a winding pattern. In these drawings,
さて本実施の形態のIPMモータ10では、コイル巻線の端子のうち端子U1,V1,W1とU4,W4,V4とはターミナルボックス41に導かれる。その他の端子である端子U2,V2,W2とU3,V3,W3とはターミナルボックス42に導かれる。これらのターミナルボックス41,42は、配線ライン長を短くするため図1及び図3に示すように対称で第1,第2のブロックの境界となる位置に設けられる。
In the
そして固定子コイルの結線を直列接続とする場合には、図5(a)に示すようにターミナルボックス41では端子U4,V4,W4を接続し、端子U1,V1,W1を外部の図示しないインバータから三相交流電力を供給する電源線UVWに接続する。ターミナルボックス42では端子U2とU3、端子V2とV3、端子W2とW3とを夫々接続する。このように端子を接続した場合に図5(b)に示すような直列のY接続となる。 When the stator coils are connected in series, terminals U4, V4, and W4 are connected to the terminal box 41 as shown in FIG. 5A, and terminals U1, V1, and W1 are connected to an external inverter (not shown). To the power supply line UVW for supplying three-phase AC power. In the terminal box 42, terminals U2 and U3, terminals V2 and V3, and terminals W2 and W3 are connected, respectively. When the terminals are connected in this way, a series Y connection as shown in FIG. 5B is obtained.
直列のY接続の方法では、IPMモータ10に高電圧を供給することができ、高速型のモータとすることができる。又低速で駆動する場合にはモータの駆動電圧は低くてもよい。従ってインダクタンスが高くなる直列Y接続にしてモータを駆動することができる。
一方発電機として用いた場合には、高圧で駆動して高電圧の発電機として用いることができる。又低速で駆動して発電する場合にはインダクタンスが高くなる直列のY接続として発電機を駆動することができる。
In the method of serial Y connection, a high voltage can be supplied to the
On the other hand, when used as a generator, it can be used as a high-voltage generator driven at a high voltage. In addition, when generating power by driving at a low speed, the generator can be driven as a series Y connection with high inductance.
次に固定子コイルの結線を並列接続とする場合には、図6(a)に示すようにターミナルボックス41では端子U1とU4、端子V1とV4、端子W1とW4とを接続し、端子U1,V1,W1を外部の図示しないインバータから三相交流電力を供給する電源線UVWに接続する。そしてターミナルボックス42では図示のように端子U2,V2,W2を接続すると共に、端子U3,V3,W3を接続する。このように端子を接続した場合には、図6(b)に示すように並列のダブルY接続となる。 Next, when the stator coils are connected in parallel, as shown in FIG. 6A, terminals U1 and U4, terminals V1 and V4, terminals W1 and W4 are connected to terminal U1 in terminal box 41, and terminal U1 is connected. , V1, W1 are connected to a power supply line UVW for supplying three-phase AC power from an external inverter (not shown). In the terminal box 42, terminals U2, V2, and W2 are connected as shown in the figure, and terminals U3, V3, and W3 are connected. When the terminals are connected in this way, a parallel double Y connection is obtained as shown in FIG.
この並列のダブルY接続の方法では、IPMモータ10に供給する電圧を低くして低速型モータとすることができる。又高速運転であれば必要となる駆動電圧も高くなるので、並列にしてインダクタンスを低くすることによって同じ電圧でもモータを高速で駆動することができる。
一方発電機として用いた場合には、低圧で駆動して低電圧の発電機として用いることができる。又高速で駆動して発電する場合には、インダクタンスが低くなる並列のダブルY接続として発電機を駆動することができる。
With this parallel double Y connection method, the voltage supplied to the
On the other hand, when used as a generator, it can be driven at a low pressure and used as a low-voltage generator. In addition, when generating power by driving at high speed, the generator can be driven as a parallel double Y connection with low inductance.
このように本実施の形態ではモータあるいは発電機の固定子巻線を180°単位の大きな2ブロックで構成し、離れた位置に2箇所のターミナルボックスを設置している。そしてこのターミナルボックスにおいて巻線の接続を変化させることによってY接続又はダブルY接続として結線することができる。この場合にはコイルに両端のラインを最短距離でターミナルボックスに接続し、モータ電流が流れるラインの距離を短くすることができる。又ターミナルボックスはモータの両端の対称な位置に設けているため、モータ全体の重量バランスを向上させることができる。そして1つの機種のモータを用いて接続を変化させることによって、高圧用の高回転型モータとして使用したり、低圧用の低回転型モータとしても使用することができる。そのためモータ自体の機種数を少なくして例えば農業機械やレジャー用の高速車両などの種々の用途に1つのモータで切換えて使用することができるという効果が得られる。 As described above, in the present embodiment, the stator winding of the motor or the generator is constituted by two large blocks of 180 ° units, and two terminal boxes are installed at remote positions. Then, by changing the connection of the windings in this terminal box, it can be connected as a Y connection or a double Y connection. In this case, the lines at both ends of the coil can be connected to the terminal box at the shortest distance to shorten the distance of the line through which the motor current flows. Further, since the terminal box is provided at symmetrical positions on both ends of the motor, the weight balance of the entire motor can be improved. By changing the connection using one type of motor, the motor can be used as a high-rotation high-rotation motor or a low-pressure low-rotation motor. Therefore, an effect is obtained that the number of models of the motor itself can be reduced so that the motor can be switched and used for various applications such as agricultural machines and leisure high-speed vehicles.
この実施の形態ではコイルの巻き方について集中巻きについて説明しているが、コイルの配線については180°毎に2つのブロックで巻線を形成するものであればよく、集中巻きの接続に限定されるものではない。例えば図8に示すように1スロット飛びにコイル巻線を形成して巻く分布巻きとしてもよく、又図9に示すように2スロット飛び毎にコイル巻線を形成して分布巻きとしてもよい。 In this embodiment, the concentrated winding is described as to how to wind the coil. However, the coil wiring may be formed by forming a winding with two blocks every 180 °, and is limited to the concentrated winding connection. It is not something. For example, as shown in FIG. 8, it may be a distributed winding in which a coil winding is formed by skipping one slot, or a coil winding may be formed every two slots as shown in FIG.
又この実施の形態ではIPMモータについて説明しているが、永久磁石がロータの表面に配置されるSPMモータについても本発明を適用することができる。 In this embodiment, the IPM motor is described. However, the present invention can also be applied to an SPM motor in which a permanent magnet is disposed on the surface of the rotor.
又この実施の形態では永久磁石モータについて説明しているが、永久磁石がロータの表面に配置される発電機についても本発明を適用することができる。 In this embodiment, the permanent magnet motor is described. However, the present invention can be applied to a generator in which the permanent magnet is arranged on the surface of the rotor.
本発明は機種数を少なくしても異なった特性を有するモータや発電機として用いることができ、種々の車両や発電装置に対応させることができる。 The present invention can be used as a motor or a generator having different characteristics even if the number of models is reduced, and can be applied to various vehicles and power generators.
10 IPMモータ
11 ハウジング
12 シャフト
13,14 ベアリング
20 回転子
30 固定子
41,42 ターミナルボックス
U1,U2,U3,U4,V1,V2,V3,V4,W1,W2,W3,W4 端子
10
Claims (4)
前記回転子の外側の全周にギャップを隔ててコイル巻線を有する固定子と、を具備する回転電機において、
前記回転電機の側方に対称に設けられ、固定子コイル巻線を切換える第1,第2のターミナルボックスを具備し、
前記固定子の固定子巻線は、180°単位の2つのブロックで形成されたものであり、
前記第1,第2のターミナルボックスは、前記2つのブロックの固定子巻線をY接続とダブルY接続とのいずれかとなるように接続するものである巻線切換型回転電機。 A permanent magnet provided on the outer periphery of the columnar shape, and a rotor held rotatably;
In a rotating electrical machine comprising a stator having a coil winding with a gap around the entire outer periphery of the rotor,
The first and second terminal boxes are provided symmetrically on the sides of the rotating electric machine and switch the stator coil windings,
The stator winding of the stator is formed of two blocks of 180 ° units,
The said 1st, 2nd terminal box is a coil | winding switching type rotary electric machine which connects the stator winding | coil of the said 2 blocks so that it may become either Y connection and double Y connection.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013242044A JP6012582B2 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | Winding switching type rotating electrical machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013242044A JP6012582B2 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | Winding switching type rotating electrical machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015104191A JP2015104191A (en) | 2015-06-04 |
JP6012582B2 true JP6012582B2 (en) | 2016-10-25 |
Family
ID=53379490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013242044A Active JP6012582B2 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | Winding switching type rotating electrical machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6012582B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105932803A (en) * | 2016-06-08 | 2016-09-07 | 山东理工大学 | Double-winding six-phase drive motor with tangential embedded permanent magnet rotor |
CN106230209A (en) * | 2016-09-22 | 2016-12-14 | 杭州电子科技大学 | A kind of brushless, permanently excited direct current motor system of low Vibration Torque |
JP6969394B2 (en) * | 2018-01-17 | 2021-11-24 | 株式会社明電舎 | Rotating machine |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009081954A (en) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Toyota Motor Corp | Rotating electric machine |
JP5334167B2 (en) * | 2008-11-07 | 2013-11-06 | 本田技研工業株式会社 | Magnet generator |
-
2013
- 2013-11-22 JP JP2013242044A patent/JP6012582B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015104191A (en) | 2015-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6223835B2 (en) | Axial gap type motor | |
JP6585826B2 (en) | Rotating electric machine stator and rotating electric machine using the same | |
JP4440275B2 (en) | Three-phase rotating electric machine | |
JP5299679B2 (en) | Motor generator | |
US9979266B2 (en) | Electrical rotating machines | |
JP2006311733A (en) | Winding structure of rotary electric machine | |
JP6012582B2 (en) | Winding switching type rotating electrical machine | |
JP2012210094A (en) | Three-phase ac rotary electric machine | |
JP5457869B2 (en) | Rotating electric machine stator and rotating electric machine | |
JP6465133B2 (en) | Rotating electric machine, stator winding | |
JP5301905B2 (en) | Multi-phase rotating electrical machine drive device, multi-phase generator converter, multi-phase rotating electrical machine, and rotating electrical machine drive system | |
JP5334167B2 (en) | Magnet generator | |
CN101179248B (en) | Motor driving device and method | |
JP4909573B2 (en) | Rotating electric machine and manufacturing method thereof | |
JP4728139B2 (en) | Rotating electric machine using the principle of induction repulsive suction | |
CN210608875U (en) | Radial magnetic field composite magnetic flux switching motor | |
JP5261871B2 (en) | Synchronous motor | |
CN209526642U (en) | A kind of transverse magnetic general formula motor | |
EP2894772A1 (en) | Electromechanical converter | |
US11901782B2 (en) | Magnetically active unit of a rotating multiphase electric machine | |
CN218850595U (en) | Fifty-four slot permanent magnet motor | |
CN108233564B (en) | Stator of driving motor | |
CN205092667U (en) | Continuous current motor | |
KR101498360B1 (en) | Generator | |
CN109861483A (en) | A kind of transverse magnetic general formula motor and its manufacturing process |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151217 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160830 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160831 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160920 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6012582 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |