JP6579379B2 - 界磁巻線型同期機駆動システム - Google Patents
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Description
回転磁界を形成するm(mは3以上の整数)相の相巻線よりなるステータ巻線(12)が巻装されたステータ(10)、及び界磁束を形成する主界磁巻線(25)が巻装されたロータ(20)を有する界磁巻線型同期機(1)と、前記ステータ巻線に電流を供給して前記界磁巻線型同期機を駆動する駆動装置(40)と、を備えた界磁巻線型同期機駆動システムにおいて、
前記ステータは、N(Nは2以上の整数)セットの前記ステータ巻線を有すると共に、
前記駆動装置は、Nセットの各前記ステータ巻線にそれぞれ電流を供給するNセットのインバータ(41a,41b)を有し、
各前記インバータは、基本波電流に前記基本波電流の周期よりも短い周期の時間高調波電流が重畳された電流を各前記ステータ巻線に供給し、
各前記インバータから各前記ステータ巻線に供給される電流は、それぞれ独立して制御され、各前記ステータ巻線に供給される前記時間高調波電流は、互いに高調波成分を弱める位相で制御される。
また、上記課題を解決するためになされた本発明は、
回転磁界を形成するm(mは3以上の整数)相の相巻線よりなるステータ巻線(12)が巻装されたステータ(10)、及び界磁束を形成する主界磁巻線(25)が巻装されたロータ(20)を有する界磁巻線型同期機(1)と、前記ステータ巻線に電流を供給して前記界磁巻線型同期機を駆動する駆動装置(40)と、を備えた界磁巻線型同期機駆動システムにおいて、
前記ステータは、N(Nは2以上の整数)セットの前記ステータ巻線を有すると共に、
前記駆動装置は、Nセットの各前記ステータ巻線にそれぞれ電流を供給するNセットのインバータ(41a,41b)を有し、
各前記インバータは、基本波電流に前記基本波電流の周期よりも短い周期の時間高調波電流が重畳された電流を各前記ステータ巻線に供給し、
Nセットの前記ステータ巻線に供給される時間高調波成分の電流の総和は、各前記ステータ巻線に供給される時間高調波成分の電流よりも低い。
実施形態1に係る界磁巻線型同期機駆動システムについて図1〜図8を参照して説明する。実施形態1の界磁巻線型同期機駆動システムは、本発明を車両用の発電電動機に適用した例である。なお、実施形態1では、車両として、バッテリ及びエンジンを走行駆動力とするハイブリッド車、バッテリ駆動型の電気自動車、燃料電池車等を対象としている。
<打消し位相180度(逆位相)>
図9Aには、打消し位相180度(逆位相)の場合の基波の波形が示され、図9Bには、打消し位相180度(逆位相)の場合の打消し波の波形が示され、図9Cには、打消し位相180度(逆位相)の場合の打消し後の波形が示されている。この場合には、基波に対して、打消し後の波形の波高値が概ね0となる。なお、基波と打消し波の波高値は同じである。また、打消し後の波形の波高値は、各ステータ巻線12a,12bに重畳される時間高調波成分の電流の総和である。
図10Aには、打消し位相210度の場合の基波の波形が示され、図10Bには、打消し位相210度の場合の打消し波の波形が示され、図10Cには、打消し位相210度の場合の打消し後の波形が示されている。この場合には、基波に対して、打消し後の波形の波高値が小さくなる。
図11Aには、打消し位相240度の場合の基波の波形が示され、図11Bには、打消し位相240度の場合の打消し波の波形が示され、図11Cには、打消し位相240度の場合の打消し後の波形が示されている。この場合には、基波に対して、打消し後の波形の波高値が低下する。
図12Aには、打消し位相270度の場合の基波の波形が示され、図12Bには、打消し位相270度の場合の打消し波の波形が示され、図12Cには、打消し位相270度の場合の打消し後の波形が示されている。この場合には、基波に対して、打消し後の波形の波高値が同等となる。
<打消し位相180度(逆位相)>
図13Aには、打消し位相180度(逆位相)の場合の基波の波形が示され、図13Bには、打消し位相180度(逆位相)の場合の打消し波の波形が示され、図13Cには、打消し位相180度(逆位相)の場合の打消し後の波形が示されている。この場合には、基波に対して、打消し後の波形の波高値が概ね0となる。なお、基波と打消し波の波高値は同じである。また、打消し後の波形の波高値は、各ステータ巻線12a,12bに重畳される時間高調波成分の電流の総和である。
図14Aには、打消し位相210度の場合の基波の波形が示され、図14Bには、打消し位相210度の場合の打消し波の波形が示され、図14Cには、打消し位相210度の場合の打消し後の波形が示されている。この場合には、基波に対して、打消し後の波形の波高値が小さくなる。
図15Aには、打消し位相240度の場合の基波の波形が示され、図15Bには、打消し位相240度の場合の打消し波の波形が示され、図15Cには、打消し位相240度の場合の打消し後の波形が示されている。この場合には、基波に対して、打消し後の波形の波高値が同等となる。
図16Aには、打消し位相270度の場合の基波の波形が示され、図16Bには、打消し位相270度の場合の打消し波の波形が示され、図16Cには、打消し位相270度の場合の打消し後の波形が示されている。この場合には、基波に対して、打消し後の波形の波高値が大きくなる。
実施形態2の界磁巻線型同期機駆動システムは、実施形態1のものと基本的構成が同じであるが、実施形態1のロータ20に対して、補助極24のロータ回転軸O側に励磁抵抗巻線125a,125bが付加されている点で実施形態1と異なる。その他の構成等は、実施形態1と同じであるので詳しい説明は省略し、異なる点及び重要な点について説明する。なお、実施形態1と共通する部材は同じ符号を用いる。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。例えば、上記の実施形態では、ステータ巻線12及びインバータ41のセット数Nが、N=2とされていたが、セット数Nを3以上に設定してもよく、その場合には下記の利点が得られる。
(2)セット数Nが増えることによって、インバータの各素子の容量を小さくすることができるので、各部品の歩留まりが向上し、低コスト化が可能となる。
(3)セット数Nが増えることによって、各部品の小型化が可能となり、製品を作り易くなるので生産性が向上する。
Claims (8)
- 回転磁界を形成するm(mは3以上の整数)相の相巻線よりなるステータ巻線(12)が巻装されたステータ(10)、及び界磁束を形成する主界磁巻線(25)が巻装されたロータ(20)を有する界磁巻線型同期機(1)と、前記ステータ巻線に電流を供給して前記界磁巻線型同期機を駆動する駆動装置(40)と、を備えた界磁巻線型同期機駆動システムにおいて、
前記ステータは、N(Nは2以上の整数)セットの前記ステータ巻線を有すると共に、
前記駆動装置は、Nセットの各前記ステータ巻線にそれぞれ電流を供給するNセットのインバータ(41a,41b)を有し、
各前記インバータは、基本波電流に前記基本波電流の周期よりも短い周期の時間高調波電流が重畳された電流を各前記ステータ巻線に供給し、
各前記インバータから各前記ステータ巻線に供給される電流は、それぞれ独立して制御され、各前記ステータ巻線に供給される前記時間高調波電流は、互いに高調波成分を弱める位相で制御される界磁巻線型同期機駆動システム。 - N=2とされて、各前記ステータ巻線に供給される2種類の前記時間高調波電流が三角波の場合には、一方の基波に対して他方の打消し波が逆位相の位置から±90度未満のずれ範囲に設定されている請求項1に記載の界磁巻線型同期機駆動システム。
- N=2とされて、各前記ステータ巻線に供給される2種類の前記時間高調波電流が正弦波の場合には、一方の基波に対して他方の打消し波が逆位相の位置から±60度未満のずれ範囲に設定されている請求項1に記載の界磁巻線型同期機駆動システム。
- 回転磁界を形成するm(mは3以上の整数)相の相巻線よりなるステータ巻線(12)が巻装されたステータ(10)、及び界磁束を形成する主界磁巻線(25)が巻装されたロータ(20)を有する界磁巻線型同期機(1)と、前記ステータ巻線に電流を供給して前記界磁巻線型同期機を駆動する駆動装置(40)と、を備えた界磁巻線型同期機駆動システムにおいて、
前記ステータは、N(Nは2以上の整数)セットの前記ステータ巻線を有すると共に、
前記駆動装置は、Nセットの各前記ステータ巻線にそれぞれ電流を供給するNセットのインバータ(41a,41b)を有し、
各前記インバータは、基本波電流に前記基本波電流の周期よりも短い周期の時間高調波電流が重畳された電流を各前記ステータ巻線に供給し、
Nセットの前記ステータ巻線に供給される時間高調波成分の電流の総和は、各前記ステータ巻線に供給される時間高調波成分の電流よりも低い界磁巻線型同期機駆動システム。 - 前記ロータは、互いに所定の電気角ピッチ離れて前記ステータに向かって突出し前記ステータのステータコアに界磁束を流す複数の主極(23)、及び前記主極に対して電気角で90度を含む所定範囲の角度離れて前記ステータに向かって突出する複数の補助極(24)を有するロータコア(21)と、前記主極に巻装されて前記界磁束を形成する主界磁巻線(25)と、前記補助極に巻装されて誘導電流を発生させる励磁巻線(26)と、を備え、前記励磁巻線は、ブリッジ回路(34)を介して前記主界磁巻線に接続されている請求項1〜4の何れか一項に記載の界磁巻線型同期機駆動システム。
- 前記ブリッジ回路と前記主界磁巻線の間に、前記主界磁巻線と並列にコンデンサ(37)が設けられている請求項5に記載の界磁巻線型同期機駆動システム。
- 前記ブリッジ回路と前記主界磁巻線の間に、スイッチ(36)が設けられている請求項6に記載の界磁巻線型同期機駆動システム。
- 前記スイッチは、前記コンデンサの電圧が所定の電圧を超えた時にオンとなる請求項7に記載の界磁巻線型同期機駆動システム。
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