JPH06205573A - Winding changeover type rotating electric machine - Google Patents

Winding changeover type rotating electric machine

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JPH06205573A
JPH06205573A JP4361625A JP36162592A JPH06205573A JP H06205573 A JPH06205573 A JP H06205573A JP 4361625 A JP4361625 A JP 4361625A JP 36162592 A JP36162592 A JP 36162592A JP H06205573 A JPH06205573 A JP H06205573A
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JP
Japan
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terminal
phase
winding
electric machine
windings
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Application number
JP4361625A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Endo
佳宏 遠藤
Katsuyuki Kusano
克之 草野
Hiroshi Irino
博史 入野
Keiichi Yamamoto
恵一 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
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Publication of JPH06205573A publication Critical patent/JPH06205573A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

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  • Brushless Motors (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To provide a winding changeover rotating electric machine capable of being operated always with high efficiency or in its vicinity even if the revolution changes. CONSTITUTION:For a DC brushless motor, which has two sets of stator windings for each phase of U phase, V phase, and W phase, the S terminal and the P terminal of a PDU control unit 33 are set to 'H' level and 'L' level when the revolution is low, and composite connection transistors 322, 325, 328 are turned on, and two sets of windings of each phase are connected in series. On the other hand, when the revolution of the motor gets over a specified value, the S terminal and the P terminal of the PDU control unit 33 are set to 'L' level and 'H' level, respectively, and the composite connection transistors 321, 324, and 327, and 323, 326, and 329 are turned on, and the said two sets of windings of each phase are connected in parallel.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、DCブラシレスモータ
等の巻線切替型回転電機に関し、特に、電気自動車等の
原動機駆動用に適した巻線切替型回転電機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a winding switching type rotary electric machine such as a DC brushless motor, and more particularly to a winding switching type rotary electric machine suitable for driving a prime mover of an electric vehicle or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、複数相を有するDCブラシレ
スモータ等の回転電機において、3相から1相へ、或い
は1相から3相へとその相を切替えることにより固定子
巻線の巻数を切替え、前記回転電機のトルクを切替える
ようにした巻線切替型回転電機が既に提案されている
(例えば、特開平2―51349号公報参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a rotating electric machine such as a DC brushless motor having a plurality of phases, the number of windings of a stator winding is switched by switching the phase from three phases to one phase or from one phase to three phases. A winding switching type rotary electric machine that switches the torque of the rotary electric machine has already been proposed (for example, see JP-A-2-51349).

【0003】上記回転電機においては、例えば、冷蔵庫
のコンプレッサ用モータのように一定回転数(例えば、
3000rpm)で駆動させる場合は、適宜相を切替え
ることによりトルクの大きさを切替えることができ、負
荷電流の効率化を図ることができる。
In the above rotary electric machine, for example, like a motor for a compressor of a refrigerator, a constant rotation speed (for example,
In the case of driving at 3000 rpm), the magnitude of torque can be switched by appropriately switching the phases, and the efficiency of the load current can be improved.

【0004】図9は、DCブラシレスモータの出力特性
図であり、(a)は、トルク定数が大きいとき、即ち、
巻線の巻数が多いとき(例えば、巻数1000)の出力
特性を示し、(b)は、トルク定数が小さいとき、即
ち、巻線の巻数が少ないとき(例えば、巻数100)の
出力特性を示している。図中、横軸は回転電機の回転
数、縦軸は回転電機の出力をそれぞれ示し、実線で示さ
れる曲線は、同一効率点を結んだものであり、この図か
ら明らかなように、トルク定数が大きく巻数が大きいと
きは、所定の低回転域に最高効率領域が存在し、トルク
定数が小さく巻数が少ないときには所定の高回転域に最
高効率領域が存在する。
FIG. 9 is an output characteristic diagram of a DC brushless motor. FIG. 9A shows a case where the torque constant is large, that is,
The output characteristic is shown when the number of turns of the winding is large (for example, 1000 turns), and (b) shows the output characteristic when the torque constant is small, that is, when the number of turns of the winding is small (for example, 100 turns). ing. In the figure, the horizontal axis shows the rotation speed of the rotating electric machine, the vertical axis shows the output of the rotating electric machine, and the curve shown by the solid line connects the same efficiency points. Is large and the number of turns is large, the maximum efficiency region exists in a predetermined low rotation range, and when the torque constant is small and the number of turns is small, the maximum efficiency region exists in a predetermined high rotation range.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような同期型回転電機においては、固定子巻線とトルク
定数とは比例関係にあり、回転電機の入力に対する出力
の比である効率については、トルク定数が大きくなる
程、最高効率領域は低速回転側に移動し、トルク定数が
小さくなる程、高速回転側に移動することが知られてい
る。
However, in the synchronous rotary electric machine as described above, there is a proportional relationship between the stator winding and the torque constant, and the efficiency, which is the ratio of the output to the input of the rotary electric machine, is: It is known that as the torque constant increases, the maximum efficiency region moves to the low speed rotation side, and as the torque constant decreases, it moves to the high speed rotation side.

【0006】したがって、上記従来の巻線切替型回転電
機においては、例えば、電気自動車等の可変速度の原動
機駆動用に使用した場合は、幅広い回転領域で、常に最
高効率近傍で運転することが困難であり、特に、バッテ
リ搭載型電気自動車に使用した場合は、バッテリの消費
電力が増大し、走行距離に支障を来たすという問題点が
あった。
Therefore, in the above-mentioned conventional winding switching type rotating electric machine, when it is used for driving a variable speed prime mover of an electric vehicle, for example, it is difficult to always operate near the maximum efficiency in a wide rotation range. In particular, when used in a battery-equipped electric vehicle, there is a problem that the power consumption of the battery increases and the traveling distance is hindered.

【0007】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、回転数が変化しても、常に最高効率近傍で運転する
ことが可能な巻線切替型回転電機を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a winding switching type rotary electric machine that can always be operated near the maximum efficiency even when the rotation speed changes. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、同一極に複数組の固定子巻線が巻装された固
定子と、複数の極が着磁された回転子とを備え、前記複
数の固定子巻線が該回転子の回転数の変化に応じて切替
自在とされていることを特徴とする好ましくは、前記固
定子巻線が、直列または並列に切替自在とされているこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a stator having a plurality of sets of stator windings wound on the same pole, and a rotor having a plurality of poles magnetized. Preferably, the plurality of stator windings are switchable in accordance with changes in the number of rotations of the rotor. Preferably, the stator windings are switchable in series or in parallel. It is characterized by

【0009】[0009]

【作用】回転子の回転数に応じて、固定子巻線の巻数を
切替えることが可能となる。
The number of windings of the stator winding can be switched according to the number of rotations of the rotor.

【0010】具体的には、複数の固定子巻線を、回転子
の回転数に応じて直列または並列に切替えることが可能
となる。
Specifically, it is possible to switch a plurality of stator windings in series or in parallel according to the number of rotations of the rotor.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0012】本実施例は、本発明をDCブラシレスモー
タに適用したものであり、図1は、本発明に係る巻線切
替型回転電機の一例としてのDCブラシレスモータの縦
断面図であり、図2は、図1のX−X矢視断面の左半分
を示す図である。以下、図1及び図2を参照して説明す
る。
In this embodiment, the present invention is applied to a DC brushless motor, and FIG. 1 is a vertical sectional view of a DC brushless motor as an example of a winding switching type rotary electric machine according to the present invention. 2 is a diagram showing the left half of the cross section taken along the line XX in FIG. 1. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 1 and 2.

【0013】1は、円筒形状に形成されたモータハウジ
ングであって、該モータハウジング1の両端は、適数個
のボルト2を介して左右1対の端板3a,3bにより螺
着されたている。
Reference numeral 1 denotes a motor housing formed in a cylindrical shape, and both ends of the motor housing 1 are screwed by a pair of left and right end plates 3a, 3b via a suitable number of bolts 2. There is.

【0014】そして、前記モータハウジング1および前
記端板3a,3bにより囲繞された内部には、固定子4
と、回転子5とが配設されている。
A stator 4 is provided inside the motor housing 1 and the end plates 3a and 3b.
And a rotor 5 are provided.

【0015】前記固定子4は、偏平状に形成されたケイ
素鋼板から成る多数の固定子コア6が軸心方向に積層さ
れて成り、該固定子コア6のスロット7には銅線8が挿
通されている。
The stator 4 is formed by stacking a large number of stator cores 6 made of silicon steel plates formed in a flat shape in the axial direction, and a copper wire 8 is inserted into a slot 7 of the stator core 6. Has been done.

【0016】前記回転子5は、左右1対の回転軸9a,
9bと、該回転軸9a,9bにより圧入封止された円筒
状の磁性材10と、該磁性材10の外周に周設された磁
石11と、前記回転軸9a,9bに嵌合された左右1対
の軸受12a,12bと、キー13等の固着具を介して
一方の回転軸9bに固着された回転センサ14とから構
成されている。また、前記回転軸9a,9bと磁性材1
0とで囲まれた部分は中空部15を形成している前記回
転軸9aは、雌ネジ部16を有する一端盲状の孔17が
軸心方向に形成されると共に、回転軸9aの端部には雄
ネジ部が形成され、ナット18を該雄ネジ部に螺着させ
ることにより動力出力部19を固着させている。
The rotor 5 includes a pair of left and right rotating shafts 9a,
9b, a cylindrical magnetic material 10 press-fitted and sealed by the rotary shafts 9a and 9b, a magnet 11 provided around the outer periphery of the magnetic material 10, and left and right fitted to the rotary shafts 9a and 9b. It is composed of a pair of bearings 12a and 12b and a rotation sensor 14 fixed to one of the rotating shafts 9b via a fixing tool such as a key 13. Also, the rotating shafts 9a and 9b and the magnetic material 1
The rotary shaft 9a, which is surrounded by 0 and forms a hollow part 15, has a blind end 17 having a female screw part 16 formed in the axial direction and an end part of the rotary shaft 9a. A male screw portion is formed on the male screw portion, and the power output portion 19 is fixed by screwing the nut 18 onto the male screw portion.

【0017】一方、回転軸9bにも、雌ネジ部20を有
する孔21が貫設され、前記圧入時の空気が逃げるよう
に構成されている。該回転軸9bは、端板3bに固着さ
れる回転軸カバー22により覆われている。
On the other hand, the rotary shaft 9b is also provided with a hole 21 having a female threaded portion 20 so as to allow the air to escape at the time of press-fitting. The rotary shaft 9b is covered with a rotary shaft cover 22 fixed to the end plate 3b.

【0018】回転センサ14は、略円盤状に形成される
と共に外周部が断面L字状に折曲されて折曲部14aが
形成されている。そして、折曲部14aの内面に磁石が
固着され、該磁石とホール素子23が一定の間隙を有し
て対峙可能に構成されている。
The rotation sensor 14 is formed in a substantially disc shape, and the outer peripheral portion is bent in an L-shaped cross section to form a bent portion 14a. A magnet is fixed to the inner surface of the bent portion 14a so that the magnet and the Hall element 23 can face each other with a certain gap.

【0019】また、端板3bには、給電端子カバー24
が固着されると共に、図2に示すように、その内部には
給電端子であるU端子251、V端子252、W端子25
3が設けられている。該U端子251、V端子252、W
端子253には、それぞれ電源コード261〜263の一
端が接続されている。該電源コード261〜263は、そ
れぞれ固定子巻線のU相、V相、W相に印加する電源電
圧を供給するための電源コードであり、各電源コード
は、導電線を中心にして、絶縁材で被覆され、補強材が
該絶縁材に被覆され、各電源コード261〜263の他端
は、後述する巻数切替回路およびモータ駆動回路に接続
されている。さらに、また、端板3bには、U相、V
相、W相のコモン端子カバー27が固着されている。
Further, the end plate 3b has a power supply terminal cover 24.
As shown in FIG. 2, the U terminal 25 1 , the V terminal 25 2 , and the W terminal 25, which are power feeding terminals, are fixed inside the terminal.
Three are provided. The U terminal 25 1 , V terminal 25 2 , W
One ends of power cords 26 1 to 26 3 are connected to the terminal 25 3 , respectively. The power cords 26 1 to 26 3 are power cords for supplying a power source voltage to be applied to the U-phase, V-phase, and W-phase of the stator winding, and each power cord is centered on a conductive wire. , The reinforcing material is coated with the insulating material, and the other ends of the power cords 26 1 to 26 3 are connected to a winding number switching circuit and a motor drive circuit described later. Furthermore, the end plate 3b also has a U phase, V
Phase and W phase common terminal covers 27 are fixed.

【0020】また、図1に示すように、端板3bには、
冷却カバー28が固着されている。該冷却カバー28
は、空気を吸入するための第1の冷却カバー281と電
源コード261〜263を覆うように形成された第2の冷
却カバー282と、前記モータハウジング1を冷却する
ための円筒形状に形成された第3の冷却カバー283
から構成されている。そして、冷却カバー28とモータ
ハウジング1および端板3bと間には隙間が形成され、
前記第1の冷却カバー281の開口部から空気が流入
し、モータの冷却が可能となる。なお、冷却効率を高め
るために、即ち、表面積を増加させるために、前記第3
の冷却カバー283には複数の突起が設けられている。
また、空気の流れを良くして冷却効率を高めるために、
ガイド29が冷却カバー28の内部に設けられている。
Further, as shown in FIG. 1, the end plate 3b includes
The cooling cover 28 is fixed. The cooling cover 28
Is a first cooling cover 28 1 for sucking air, a second cooling cover 28 2 formed to cover the power cords 26 1 to 26 3, and a cylindrical shape for cooling the motor housing 1. And a third cooling cover 28 3 formed on the. A gap is formed between the cooling cover 28 and the motor housing 1 and the end plate 3b,
Air flows in through the opening of the first cooling cover 28 1 and the motor can be cooled. In order to increase the cooling efficiency, that is, to increase the surface area, the third
The cooling cover 28 3 is provided with a plurality of protrusions.
In addition, in order to improve the flow of air and improve cooling efficiency,
A guide 29 is provided inside the cooling cover 28.

【0021】次に、本DCブラシレスモータの巻線パタ
ーンについて説明する。
Next, the winding pattern of this DC brushless motor will be described.

【0022】図3は巻線パターンを示す概念図であっ
て、簡単のため24スロットの場合を示している。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a winding pattern, and shows a case of 24 slots for simplification.

【0023】図中、実線は巻線を示し、その上の数字は
スロットの番号を示している。また、端子U1−1,U
1−2,U2−1,U2−2は、U相の巻線に設けられ
た端子を示し、端子V1−1,V1−2,V2−1,V
2−2は、V相の巻線に設けられた端子を示し、端子W
1−1,W1−2,W2−1,W2−2は、W相の巻線
に設けられた端子を示している。
In the figure, the solid lines indicate the windings, and the numbers above them indicate the slot numbers. Also, terminals U1-1, U
Reference numerals 1-2, U2-1, U2-2 denote terminals provided on the U-phase winding, and terminals V1-1, V1-2, V2-1, V
2-2 indicates a terminal provided on the V-phase winding, and a terminal W
Reference numerals 1-1, W1-2, W2-1, and W2-2 indicate terminals provided on the W-phase winding.

【0024】左右隣接するスロットには異なる相の巻線
が挿通され、スロット番号が1から順に、U相、V相、
W相の相が繰り返し形成されている。即ち、例えば、端
子U1−1の巻線は、1番目のスロットを軸心左方向に
挿通され4番目のスロットを軸心右方向に挿通され、次
に、7番目のスロットに至り、1番目のスロットと同様
に軸心左方向に挿通され10番目のスロットを軸心右方
向に挿通され、端子U1−1に至る。さらに、端子U1
−2から13番目のスロットに至り、13番目のスロッ
トを軸心左方向に挿通され16番目のスロットを軸心右
方向に挿通され、19番目のスロットに至り、19番目
のスロットを軸心左に挿通され22番目のスロットを軸
心右方向に挿通され、前記1番目のスロットに至る。同
様にして、端子U2−1の巻線も、端子U1−1の巻線
と同一スロットに逆方向のパターンで挿通される。
Windings of different phases are inserted in the slots adjacent to each other on the left and right, and the U-phase, V-phase,
The W phase is repeatedly formed. That is, for example, in the winding of the terminal U1-1, the first slot is inserted in the axial left direction and the fourth slot is inserted in the axial right direction, then the seventh slot is reached and the first slot is inserted. Similarly to the slot No. 2, the tenth slot is inserted to the left of the shaft center, and the tenth slot is inserted to the right of the shaft center to reach the terminal U1-1. Furthermore, the terminal U1
-From 2 to the 13th slot, the 13th slot is inserted in the axial center left direction, the 16th slot is inserted in the axial center right direction, reaches the 19th slot, and the 19th slot is axial center left To the right side of the shaft center through the 22nd slot to reach the 1st slot. Similarly, the winding of the terminal U2-1 is also inserted in the same slot as the winding of the terminal U1-1 in a pattern in the opposite direction.

【0025】図4は、図1のY−Y矢視断面の左半分を
示す図であり、また、図5は、図4のA部詳細図であっ
て、本DCブラシレスモータは48個のスロットを有し
ている。
FIG. 4 is a diagram showing the left half of the cross section taken along the line YY of FIG. 1, and FIG. 5 is a detailed view of the portion A of FIG. 4, in which this DC brushless motor has 48 units. It has a slot.

【0026】図4中、“U”,“V”,“W”は、それ
ぞれU相、V相、W相が形成されたスロットであること
を示し、図中時計回り方向に、U相、V相、W相が形成
されている。また、図5中、各スロット内の4個の円状
断面は銅線(巻線)8であり、斜線が付されている巻線
は、図1の軸心方向を左に挿通されていることを示し、
斜線が付されていない巻線は、図1の軸心方向を右に挿
通されていることを示している。
In FIG. 4, "U", "V", and "W" indicate slots in which U-phase, V-phase, and W-phase are formed, respectively. V phase and W phase are formed. Further, in FIG. 5, the four circular cross sections in each slot are copper wires (windings) 8, and the shaded windings are inserted to the left in the axial direction of FIG. Indicate that
The windings not shaded indicate that they are inserted to the right in the axial direction of FIG.

【0027】しかして、上記DCブラシレスモータは、
回転数の変化に応じて固定子巻線を直列または並列に切
替え自在に構成されている。
The DC brushless motor described above,
The stator windings are configured to be switchable in series or in parallel according to the change in rotation speed.

【0028】以下、上記DCブラシレスモータの動作原
理を説明する。
The operating principle of the DC brushless motor will be described below.

【0029】図6は、上記DCブラシレスモータの駆動
を制御する電気回路図であって、U相、V相、W相の各
相に2組の固定子巻線が巻装された固定子4と給電端子
251〜253とを備えたモータ部31と、前記2組の固
定子巻線を直列または並列に切替える巻線切替回路32
と、該巻線切替回路32を制御するPDUコントロール
ユニット33と、前記各相の固定子巻線に印加する電源
電圧を制御するモータ駆動回路34とから構成されてい
る。
FIG. 6 is an electric circuit diagram for controlling the drive of the DC brushless motor, in which a stator 4 having two sets of stator windings wound around each of the U-phase, V-phase and W-phase. and the feeding terminal 25 to 253 and the motor unit 31 provided with, switches the two sets of stator windings in series or in parallel winding switching circuit 32
And a PDU control unit 33 for controlling the winding switching circuit 32, and a motor drive circuit 34 for controlling the power supply voltage applied to the stator winding of each phase.

【0030】モータ部31においては、上述したよう
に、U1−1端子とU1―2端子との間には固定子巻線
U1が接続され、V1−1端子とV1−2端子との間に
は固定子巻線V1が接続され、W1−1とW1−2との
間には固定子巻線W1が接続されている。また、U2―
1端子、V2−1端子およびW2−1端子とコモン端子
であるU2−2端子、V2−2端子およびW2−2端子
の間には、固定子巻線U2、V2およびW2がそれぞれ
接続されている。
In the motor section 31, as described above, the stator winding U1 is connected between the U1-1 terminal and the U1-2 terminal, and between the V1-1 terminal and the V1-2 terminal. Is connected to the stator winding V1, and the stator winding W1 is connected between W1-1 and W1-2. Also, U2-
The stator windings U2, V2 and W2 are connected between the 1 terminal, the V2-1 terminal and the W2-1 terminal and the common terminal U2-2 terminal, the V2-2 terminal and the W2-2 terminal, respectively. There is.

【0031】巻線切替回路32は、一方のトランジスタ
のコレクタが他方のトランジスタのエミッタに接続され
た2個のトランジスタから成る複合接続トランジスタ3
1〜329を有している。なお、後述するように、複合
接続トランジスタの前記接続点から固定子巻線に電流が
供給されるため、以下、この接続点を「入出力端子」と
いう。
The winding switching circuit 32 is a composite connection transistor 3 composed of two transistors in which the collector of one transistor is connected to the emitter of the other transistor.
And a 2 1-32 9. As will be described later, a current is supplied to the stator winding from the connection point of the composite connection transistor, and hence this connection point is hereinafter referred to as an “input / output terminal”.

【0032】即ち、複合接続トランジスタ321の一方
の入出力端子3211は、モータ駆動回路34のU端子と
前記U1−1端子とに接続され、他方の入出力端子は3
12は、複合接続トランジスタ322の一方の入出力端
子3221および前記U2―1端子に接続されている。複
合接続トランジスタ322の他方の入出力端子32
22は、前記端子U1−2および複合接続トランジスタ3
3の一方の入出力端子3231に接続され、複合接続ト
ランジスタ323の他方の入出力端子3232は、前記W
2−2端子に接続されている。さらに、複合接続トラン
ジスタ321,323のそれぞれ2個のベースは、前記P
DUコントロールユニット33のP端子に接続され、複
合接続トランジスタ322の2個のベースは、前記PD
Uコントロールユニット33のS端子に接続されてい
る。
That is, one input / output terminal 32 11 of the composite connection transistor 32 1 is connected to the U terminal of the motor drive circuit 34 and the U1-1 terminal, and the other input / output terminal is 3
2 12 is connected to one input / output terminal 32 21 of the composite connection transistor 32 2 and the U2-1 terminal. The other input / output terminal 32 of the composite connection transistor 32 2.
22 is the terminal U1-2 and the composite connection transistor 3
2 3 is connected to one input / output terminal 32 31 and the other input / output terminal 32 32 of the composite connection transistor 32 3 is connected to the W
It is connected to the 2-2 terminal. Further, each of the two bases of the composite connection transistors 32 1 and 32 3 has the above-mentioned P
The two bases of the composite connection transistor 32 2 connected to the P terminal of the DU control unit 33 are the PD
It is connected to the S terminal of the U control unit 33.

【0033】同様にして、複合接続トランジスタ324
の一方の入出力端子3241は、前記モータ駆動回路34
のV端子および前記V1−1端子に接続され、他方の入
出力端子3242は、複合接続トランジスタ325の一方
の入出力端子3251および前記V1−2端子に接続され
ている。複合接続トランジスタ325の他方の入出力端
子3252は、複合接続トランジスタ326一方の入出力
端子3261および前記V1−2端子に接続され、 複合
接続トランジスタ326の他方の入出力端子3262は、
前記W2−2端子に接続されている。さらに、複合接続
トランジスタ324,326のそれぞれ2個のベースは、
前記PDUコントロールユニット33のP端子に接続さ
れ、複合接続トランジスタ325の2個のベースは、前
記PDUコントロールユニット33のS端子に接続され
ている。
Similarly, the composite connection transistor 32 4
One input / output terminal 32 41 is connected to the motor drive circuit 34
, And the other input / output terminal 32 42 is connected to one input / output terminal 32 51 of the composite connection transistor 32 5 and the V1-2 terminal. The other input / output terminal 32 52 of the composite connection transistor 32 5 is connected to one input / output terminal 32 61 of the composite connection transistor 32 6 and the V1-2 terminal, and the other input / output terminal 32 62 of the composite connection transistor 32 6 is connected. Is
It is connected to the W2-2 terminal. Furthermore, the two bases of each of the composite connection transistors 32 4 and 32 6 are
It is connected to the P terminal of the PDU control unit 33, and the two bases of the composite connection transistor 32 5 are connected to the S terminal of the PDU control unit 33.

【0034】さらに、同様にして、複合接続トランジス
タ327の一方の入出力端子3271は、前記モータ駆動
回路34のW端子および前記W1−1端子に接続され、
他方の入出力端子3272は、複合接続トランジスタ32
8の一方の入出力端子3281および前記W1−2端子に
接続されている。複合接続トランジスタ328の他方の
入出力端子3282は、複合接続トランジスタ329の一
方の入出力端子3291および前記W1−2端子に接続さ
れ、複合接続トランジスタ329の他方の入出力端子3
92は、前記W2−2端子に接続されている。さらに、
複合接続トランジスタ327,329のそれぞれ2個のベ
ースは、前記PDUコントロールユニット33のP端子
に接続され、複合接続トランジスタ328の2個のベー
スは、前記PDUコントロールユニット33のS端子に
接続されている。
Further, similarly, one input / output terminal 32 71 of the composite connection transistor 32 7 is connected to the W terminal and the W1-1 terminal of the motor drive circuit 34,
The other input / output terminal 32 72 is the composite connection transistor 32.
It is connected to one of the eight input / output terminals 32 81 and the W1-2 terminal. The other input / output terminal 32 82 of the composite connection transistor 32 8 is connected to one input / output terminal 32 91 of the composite connection transistor 32 9 and the W1-2 terminal, and the other input / output terminal 3 of the composite connection transistor 32 9 is connected.
2 92 is connected to the W2-2 terminal. further,
Two bases of each of the composite connection transistors 32 7 and 32 9 are connected to the P terminal of the PDU control unit 33, and two bases of the composite connection transistor 32 8 are connected to the S terminal of the PDU control unit 33. Has been done.

【0035】以下、本発明の巻線切替型回転電機の制御
動作について詳説する。
The control operation of the winding switching type rotary electric machine of the present invention will be described below in detail.

【0036】PDUコントロールユニット33は、モー
タの運転を開始したときには、S端子を“H”レベルに
設定し、P端子を“L”レベルに設定して、各相の巻線
を直列に接続する。例えば、U相とV相の間に電圧Eが
印加されて、U相からV相の方向に巻線電流が流れる
と、電流は、U端子から巻線U1を経て、複合接続トラ
ンジスタ322を通り、巻線U2および巻線V2を経
て、複合接続トランジスタ325を通り、巻線V1を経
た後にV端子へ流れることになり、U相およびV相の各
2組の巻線は直列に接続されたことになる。
When the motor is started, the PDU control unit 33 sets the S terminal to the "H" level and the P terminal to the "L" level to connect the windings of each phase in series. . For example, when a voltage E is applied between the U phase and the V phase and a winding current flows in the direction from the U phase to the V phase, the current flows from the U terminal through the winding U1 to the composite connection transistor 32 2 . as, via the windings U2 and winding V2, through the composite connection transistor 32 5, will flow into the V terminal after being subjected to a winding V1, the two sets of windings of U-phase and V-phase is connected in series It was done.

【0037】次に、回転数が上昇し、前述したように、
モータが所定回転数になり、効率が最高効率領域から下
がり始めると、PDUコントロールユニット33は、S
端子を“L”レベルに設定し、P端子を“H”レベルに
設定して、各相の巻線を並列に接続する。例えば、直列
接続の場合と同様に、U相とV相の間に電圧Eが印加さ
れると、電流は、U端子から巻線U1を経て、複合接続
トランジスタ323および複合接続トランジスタ325
通り、巻線V1を経てV端子へ流れるものと、U端子か
ら複合接続トランジスタ321を通り、巻線U2および
V2を経て、複合接続トランジスタ32 を通ってV端
子へ流れるものとがあり、U相およびV相の各2組の巻
線は並列に接続されたことになる。
Next, the rotation speed increases, and as described above,
When the motor reaches a predetermined speed and the efficiency begins to drop from the maximum efficiency area, the PDU control unit 33
The terminals are set to "L" level, the P terminals are set to "H" level, and the windings of each phase are connected in parallel. For example, when a voltage E is applied between the U-phase and the V-phase, as in the case of the series connection, current flows from the U terminal through the winding U1 to the composite connection transistor 32 3 and the composite connection transistor 32 5 . There is one that flows through the winding V1 to the V terminal and another that flows from the U terminal through the composite connection transistor 32 1 and through the windings U2 and V2 through the composite connection transistor 32 1 to the V terminal. Each of the two windings of the phase and the V phase is connected in parallel.

【0038】次に、固定子巻線の巻線抵抗と銅損との関
係について説明する。
Next, the relationship between the winding resistance of the stator winding and the copper loss will be described.

【0039】図7(a)、(b)は、それぞれ前記2組
の固定子巻線を直列および並列に接続したときの回路図
を示している。同図中、2組の固定子巻線の各抵抗値お
よび各インダクタンスをそれぞれr(Ω)およびL
(H)とし、U相とV相との間には電源電圧Eを印加
し、電流がU相からV相の方向に流れている場合を示し
ている。固定子巻線の巻数をnとすると、固定子巻線が
直列に接続されたとき(以下、「直列時」という)の1
相当たりの巻数Nsは2nとなり、固定子巻線がおよび
並列に接続されたとき(以下、「並列時」という)の1
相当たりの巻数Nsはnとなる。トルク定数は、前述し
たように、1相当りの巻数に比例するので、直列時のト
ルク定数Ktsは並列時のトルク定数Ktpの2倍とな
る。
FIGS. 7A and 7B are circuit diagrams when the two sets of stator windings are connected in series and in parallel, respectively. In the figure, the resistance values and inductances of the two sets of stator windings are r (Ω) and L, respectively.
(H), the power supply voltage E is applied between the U phase and the V phase, and the current flows in the direction from the U phase to the V phase. When the number of turns of the stator winding is n, 1 when the stator winding is connected in series (hereinafter referred to as "in series")
The number of turns Ns per phase is 2n, which is 1 when the stator windings are connected in parallel (hereinafter referred to as "in parallel").
The number of turns Ns per phase is n. Since the torque constant is proportional to the number of turns equivalent to one as described above, the torque constant Kts in series is twice the torque constant Ktp in parallel.

【0040】また、直列時および並列時において、トル
クTを得るために必要な電流をそれぞれIsおよびIp
とすると、電流Is,Ipは、数式(1),(2)にしたが
って求められる。
Further, in series and in parallel, the currents required to obtain the torque T are Is and Ip, respectively.
Then, the currents Is and Ip are obtained according to the mathematical expressions (1) and (2).

【0041】 Is=T/Kts …… (1) Ip=T/Ktp=T/(Kts/2)=2Is …… (2) さらに、直列時および並列時の1相当たりの巻線抵抗を
それぞれRsおよびRpとすると、数式(3),(4)に示
すようになる。
Is = T / Kts (1) Ip = T / Ktp = T / (Kts / 2) = 2Is (2) Furthermore, the winding resistance per phase in series and in parallel is respectively determined. Assuming Rs and Rp, the equations (3) and (4) are obtained.

【0042】 Rs=2r ……(3) Rp=r/2 ……(4) したがって、直列時および並列時の銅損Pcsおよび銅
損Pcpは、数式(5),(6)のようになる。
Rs = 2r (3) Rp = r / 2 (4) Therefore, the copper loss Pcs and the copper loss Pcp in the series and in the parallel are as shown in the equations (5) and (6). .

【0043】 Pcs=Is2Rs=2Is2r ……(5) Pcp=Ip2Rp=(2Is)2r/2=2Is2r ……(6) また、直列時および並列時のインダクタンスを、それぞ
れLpおよびLsとすると、数式(7),(8)に示すよう
になる。
Pcs = Is 2 Rs = 2Is 2 r (5) Pcp = Ip 2 Rp = (2Is) 2 r / 2 = 2Is 2 r (6) Further, the inductances in series and in parallel are Assuming that Lp and Ls are used, the equations (7) and (8) are obtained.

【0044】 Lp=2L ……(7) Ls=L/2 ……(8) 以上のように、巻数を切替えても銅損は変化せず、また
直列および並列に切替えたときに、電流の流れないコイ
ルが存在しないために、コイルの高効率且つ有効利用が
可能になる。
Lp = 2L (7) Ls = L / 2 (8) As described above, the copper loss does not change even when the number of turns is changed, and when the current is changed in series and in parallel, Since there is no coil that does not flow, the coil can be used efficiently and effectively.

【0045】図8は、本実施例のDCブラシレスモータ
の出力特性図であって、まず、モータは、固定子巻線の
巻数が多い状態(図9(a)の特性)で運転され、回転
数が上昇して、最高効率領域から次第に効率が下がり始
めると、次に、固定子巻線の巻数を少なくして(図9
(b)の特性)、効率を最高効率領域に近づけることに
より、図8に示すように最高効率領域が回転数に対して
より広がり、常に最高効率近傍での運転が可能になる。
FIG. 8 is an output characteristic diagram of the DC brushless motor of this embodiment. First, the motor is operated in a state where the number of windings of the stator winding is large (characteristic of FIG. 9A), and rotation is performed. When the number increases and the efficiency gradually decreases from the maximum efficiency region, next, the number of turns of the stator winding is reduced (see FIG. 9).
(Characteristic of (b)) By bringing the efficiency close to the maximum efficiency region, the maximum efficiency region becomes wider with respect to the rotation speed as shown in FIG. 8, and the operation can always be performed near the maximum efficiency.

【0046】以上のようにして、モータの回転数に応じ
て、PDUコントロールユニット33により、各複合接
続トランジスタのオン/オフ制御を行い、巻線電流の流
れを制御すること、即ち、各巻線の接続を直列または並
列に切替えることにより、常に最高効率近傍でのモータ
の運転が可能となる。
As described above, the PDU control unit 33 controls ON / OFF of each composite connection transistor according to the rotation speed of the motor to control the flow of the winding current, that is, the winding current of each winding. By switching the connection in series or in parallel, it is possible to always operate the motor near the maximum efficiency.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
同一極に複数組の固定子巻線が巻装された固定子と、複
数の極が着磁された回転子とを備え、前記複数の固定子
巻線が該回転子の回転数の変化に応じて切替自在とさ
れ、好ましくは、前記固定子巻線が、直列または並列に
切替自在とされているので、回転電機の回転数に対する
最高効率領域が広がり、回転数の変化に拘らず常に最高
効率近傍での運転が可能となる効果を奏する。また、固
定子巻線の切替え前後で銅損は変化せず、電流の流れな
い巻線の組が存在しないため、固定子巻線の高効率且つ
有効利用が可能になる。
As described above, according to the present invention,
A stator having a plurality of sets of stator windings wound on the same pole and a rotor having a plurality of poles magnetized are provided, and the plurality of stator windings are adapted to change the rotational speed of the rotor. The stator windings can be switched in series or in parallel, so that the maximum efficiency range for the rotation speed of the rotating electric machine is widened, and the maximum speed is always maintained regardless of the change in the rotation speed. This has the effect of enabling operation near efficiency. Further, the copper loss does not change before and after the switching of the stator winding, and there is no winding set through which no current flows, so that the stator winding can be used efficiently and effectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るDCブラシレスモータの一実施例
の縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view of an embodiment of a DC brushless motor according to the present invention.

【図2】図1のX−X矢視断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.

【図3】固定子の各スロットに巻く銅線の巻線パターン
を示す概念図である。
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a winding pattern of a copper wire wound around each slot of a stator.

【図4】図1のY−Y矢視断面図である。4 is a cross-sectional view taken along the line YY of FIG.

【図5】図4のA部詳細図である。5 is a detailed view of a portion A in FIG.

【図6】本実施例のDCブラシレスモータの駆動を制御
する電気回路図である。
FIG. 6 is an electric circuit diagram for controlling driving of the DC brushless motor of this embodiment.

【図7】2組の固定子巻線を直列および並列に接続した
ときの回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram when two sets of stator windings are connected in series and in parallel.

【図8】本実施例のDCブラシレスモータの出力特性図
である。
FIG. 8 is an output characteristic diagram of the DC brushless motor of the present embodiment.

【図9】従来の巻線切替型回転電機の出力特性図であ
る。
FIG. 9 is an output characteristic diagram of a conventional winding switching type rotary electric machine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 固定子 5 回転子 33 PDUコントロールユニット 4 Stator 5 Rotor 33 PDU control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 恵一 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Keiichi Yamamoto Inventor Keiichi Yamamoto 1-4-1, Chuo, Wako-shi, Saitama, Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一極に複数組の固定子巻線が巻装され
た固定子と、複数の極が着磁された回転子とを備え、前
記複数の固定子巻線が該回転子の回転数の変化に応じて
切替自在とされていることを特徴とする巻線切替型回転
電機。
1. A stator having a plurality of sets of stator windings wound on the same pole, and a rotor having a plurality of poles magnetized, wherein the plurality of stator windings are A winding switching type rotating electric machine characterized by being switchable according to changes in the number of rotations.
【請求項2】 前記固定子巻線が、直列または並列に切
替自在とされていることを特徴とする請求項1記載の巻
線切替型回転電機。
2. The winding-switching rotary electric machine according to claim 1, wherein the stator windings are switchable in series or in parallel.
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