JP6331949B2 - モータ - Google Patents
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Description
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)構造が多用されている。
図1において、モータ10は、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車において、内燃機関と共に、あるいは単独で駆動源として車載するのに好適な性能を有している。このモータ10は、後述するように、外部からロータにエネルギー入力する必要のない構造に作製されている。
このモータ10では、ステータティース12の内周面12aからロータティース22の外周面22aに鎖交する磁束に空間高調波成分が重畳している。このため、ロータ21側でも、ステータ11側から鎖交する磁束の空間高調波成分の磁束密度の変化を利用して、内蔵するコイルに誘導電流を発生させ電磁力を得ることもできる。
このモータ10は、ロータティース22を電磁石として機能させるように電磁石コイル28を配置するとともに、その電磁石コイル28への界磁電流の電力供給源としてロータティース22とは別個の補助突極部32に誘導コイル37を配置している。電磁石コイル28は、ロータティース22の外周面22aから離隔する回転軸側に集中巻して形成されており、誘導コイル37は、補助突極部32の外周面32aに近接する側に集中巻されて形成されている。
さらに、このモータ10は、補助突極部32を電磁石として機能させるように電磁石コイル38を配置するとともに、その電磁石コイル38への界磁電流の電力供給源として補助突極部32とは別個のロータティース22に誘導コイル27を配置している。電磁石コイル38は、補助突極部32の外周面32aから離隔する回転軸側に集中巻して形成されており、誘導コイル27は、ロータティース22の外周面22aに近接する側に集中巻されて形成されている。
ここで、これら誘導コイル27、37および電磁石コイル28、38は、ステータティース12の内周面12aからロータティース22や補助突極部32の外周面22a、32aに鎖交する磁束の3次の空間高調波成分を有効利用するように磁界解析を行って厳密に空間高調波磁路を確認することにより、効率よく誘導電流を発生させることができるように設置されている。
そして、このロータ21においては、補助突極部32の誘導コイル37で発生させる誘導電流をダイオード29A、29Bで整流して直流界磁電流として、ロータティース22の電磁石コイル28に供給して電磁力を発生させている。この電磁石コイル28は、ロータティース22の1極毎に巻き付け方向が反対向きにされている。このことから、ロータ21は、図4に磁束ベクトルVで示すように、電磁石コイル28がロータティース22の磁化方向を周方向に向かって交互になる電磁石として機能させており、また、図5に磁束線FLで示すように、そのロータティース22の磁化方向によりロータスロット23を迂回してスムーズに磁束を通過させる磁路を形成することができる。
なお、電磁石コイル38がつくる磁束は、電機子磁束の向きと対向する向きになり、電機子反作用トルクを発生させる。一方、電磁石トルク28がつくる磁束は、電機子磁束の向きと同じ向きになり、マグネットトルク(電磁石トルク)として作用する。
同様に、補助突極部32の電磁石コイル38も、磁化方向が回転軸側に向いている場合には、補助突極部32内から回転軸側に向かう磁路を積極的に形成する。また、電磁石コイル38も、磁化方向がステータ11側に向いている場合には、補助突極部32内からステータティース12側に向かう磁路を積極的に形成する。
このため、電磁石コイル28、38は、エアギャップGを介してステータ11とロータ21との間を周回する磁気回路を形成することができる。
ところで、リラクタンスモータでは、トルクや回転品質の向上を目的として自己励磁する電磁石を設けることが考えられる。
また、モータ10は、3f次の空間高調波磁束(f=1、2、3・・・)を主に利用する構造として、ロータ21側の突極(ロータティース22)の数P:ステータ11側のステータスロット13の数Sが2:3になる構造に作製されている。例えば、3次の空間高調波磁束は、電機子極コイル14に入力する基本周波数よりも周波数が高いために短周期で脈動する。
このため、ロータ21は、ロータティース22間の誘導コイル37に鎖交する磁束強度が変化することにより、効果的に誘導電流を発生させて、基本周波数の磁束に重畳する空間高調波成分の損失エネルギーを効率よく回収して回転することができる。同様に、補助突極部32間の誘導コイル27でも鎖交する磁束強度が変化することにより、効果的に誘導電流を発生させて、基本周波数の磁束に重畳する空間高調波成分の損失エネルギーを効率よく回収して回転することができる。
11 ステータ
12 ステータティース
12a 内周面
13 ステータスロット
14 電機子極コイル
21 ロータ
22 ロータティース
22a、32a 外周面(端面)
23 ロータスロット
27、27A1〜27An、27B1〜27Bn、37、37A1〜37An、37B1〜37Bn 誘導コイル
28、28A1〜28An、28B1〜28Bn、38、38A1〜38An、38B1〜38Bn 電磁石コイル
29A、29B、39A、39B ダイオード
30 整流回路(第1の整流回路)
32 補助突極部
40 整流回路(第2の整流回路)
FL 磁束線
G エアギャップ
V 磁束ベクトル
Claims (6)
- 通電により磁束を発生させる複数の電機子極コイルを有するステータと、前記ステータからの前記磁束により回転するロータと、を備えるモータであって、
前記ロータは、前記ステータに向かって延伸する突極形状に形成されて並列されている複数の主突極部と、前記主突極部の並列方向の側面間で前記ステータに向かって延伸する突極形状に形成されて並列されている複数の補助突極部と、が形成されており、
前記主突極部および前記補助突極部は、前記電機子極コイルで発生する前記磁束に含まれる空間高調波成分が鎖交することにより誘導電流を発生させる誘導コイルと、前記誘導コイルで発生した前記誘導電流を通電させて電磁力を発生させる電磁石コイルと、を有する、モータ。 - 前記主突極部は、d軸磁路で発生する磁束に重畳する空間高調波成分が前記ステータに対向する端面から鎖交するように形成され、
前記補助突極部は、q軸磁路で発生する磁束に重畳する空間高調波成分が前記ステータに対向する端面から鎖交するように形成されている、請求項1に記載のモータ。 - 前記誘導コイルは、前記主突極部および前記補助突極部の前記端面側に配置され、
前記電磁石コイルは、前記主突極部および前記補助突極部の前記端面から離隔する回転軸側に配置されている、請求項1または請求項2に記載のモータ。 - 前記主突極部に配置される前記誘導コイルと、前記補助突極部に配置される前記電磁石コイルとを第1の整流回路に接続し、
前記補助突極部に配置される前記誘導コイルと、前記主突極部に配置される前記電磁石コイルとを第2の整流回路に接続し、
前記第1の整流回路および前記第2の整流回路は、前記誘導コイルで発生する前記誘導電流を整流して直流界磁電流として前記電磁石コイルに通電する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ。 - 前記第1の整流回路および前記第2の整流回路は、個々に電気的に独立する回路構成になっている、請求項4に記載のモータ。
- 前記第1の整流回路および前記第2の整流回路は、それぞれ前記誘導コイルで発生する前記誘導電流を全波整流する回路構成になっている、請求項4または請求項5に記載のモータ。
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