JPH066907A - Superconducting motor unit in electric automobile - Google Patents

Superconducting motor unit in electric automobile

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Publication number
JPH066907A
JPH066907A JP4159271A JP15927192A JPH066907A JP H066907 A JPH066907 A JP H066907A JP 4159271 A JP4159271 A JP 4159271A JP 15927192 A JP15927192 A JP 15927192A JP H066907 A JPH066907 A JP H066907A
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JP
Japan
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motor
field coil
current
electric vehicle
current path
Prior art date
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Pending
Application number
JP4159271A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Hosoda
義門 細田
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPH066907A publication Critical patent/JPH066907A/en
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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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Abstract

PURPOSE:To obtain a superconducting motor unit comprising a superconducting motor as a power supply for an electric automobile in which power can be regenerated from the superconducting motor upon braking of the electric automobile. CONSTITUTION:First and second armature coils 11, 12 are disposed on the rotor side of a motor, i.e., a power source for an electric automobile. A field coil 13 comprises a superconductor and disposed on the stator side of the motor. Switches 15-21 and a switch unit 22 are provided for forming a driving current path, a regenerating current path, and the like. When the electric automobile is driven, driving current paths are established from a battery 14 to the field coil 13 and the armature coils 11, 12 and the motor is rotated. When the electric automobile is braked, regenerating current paths are established from the armature coils 11, 12 to the field coil 13 and power is regenerated to be stored in the field coil 13.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、電気自動車の動力源
として超電導モータを利用し、電気自動車の駆動と、制
動時の電力回生を行う超電導モータ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superconducting motor device which utilizes a superconducting motor as a power source for an electric vehicle and drives the electric vehicle and regenerates electric power during braking.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電気自動車の開発が進展している
が、その開発テーマの一つとして、電力を如何にして効
率的に利用するかがある。
2. Description of the Related Art In recent years, the development of electric vehicles has progressed, and one of the development themes is how to use electric power efficiently.

【0003】このため、車両の走行時には、電力をでき
るだけ各所からかき集め、この電力を2次電池に戻す工
夫がなされている。例えば、太陽電池を付設して、ここ
で発電された電力を回収したり、あるいは車両の減速時
には、動力源であるモータを発電機とみなし、このモー
タから回生された電力を回収していた(1991年11
月11日発行の日経エレクトロニクスに「電気自動車の
開発が加速,実験から実用の時代へ」と題して記載され
ている)。
Therefore, when the vehicle is running, it is devised to collect electric power from various places as much as possible and return the electric power to the secondary battery. For example, a solar cell is attached to collect the electric power generated here, or when decelerating the vehicle, the motor that is the power source is regarded as a generator and the electric power regenerated from this motor is collected ( 1991/11
It is described in Nikkei Electronics, published on March 11, entitled "Development of Electric Vehicles Accelerates, From Experiment to Practical Age".

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、超電導体を
巻線に利用したモータは、その損失の低さから注目すべ
きものであり、電気自動車の動力源としても利用価値が
高い。また、先に述べたようにモータを発電機とみなし
た電力の回収を併用すれば、従来になく、電力の利用効
率を高めることができる。
By the way, a motor using a superconductor for a winding is remarkable because of its low loss, and is also highly useful as a power source for an electric vehicle. Further, as described above, by using the motor as a generator together with the recovery of electric power, the utilization efficiency of electric power can be improved as never before.

【0005】そこで、この発明の課題は、電気自動車の
動力源として超電導モータを適用し、電気自動車の制動
時には、超電導モータから電力を回生する超電導モータ
装置を得ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to apply a superconducting motor as a power source for an electric vehicle and obtain a superconducting motor device for regenerating electric power from the superconducting motor when the electric vehicle is being braked.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、複数の電機子コイル、および
超電導体を線材として用いた界磁コイルを有し、電気自
動車の車輪を駆動するモータと、前記モータの電源と、
前記電源から前記モータの各電機子コイル並びに界磁コ
イルへと電流を導く駆動用電流経路、および前記各電機
子コイルから前記界磁コイルへと電流を導く回生用電流
経路を形成するスイッチ手段とを備え、このスイッチ手
段は、前記電気自動車の駆動時に、前記駆動用電流経路
を形成し、前記電気自動車の制動時に、前記回生用電流
経路を形成する。
In order to solve the above problems, the present invention has a plurality of armature coils and a field coil using a superconductor as a wire rod, and drives a wheel of an electric vehicle. A motor, a power supply for the motor,
Switch means for forming a driving current path for guiding a current from the power source to each armature coil and field coil of the motor, and a regeneration current path for guiding a current from each armature coil to the field coil The switch means forms the drive current path when the electric vehicle is driven, and forms the regeneration current path when the electric vehicle is braked.

【0007】[0007]

【作用】この発明によれば、電気自動車の駆動時に、駆
動用電流経路が形成される。この駆動用電流経路は、電
源からモータの各電機子コイル並びに界磁コイルへと電
流を導き、これによりモータが回動する。また、電気自
動車の制動時に、回生用電流経路が形成される。この回
生用電流経路は、モータの各電機子コイルから界磁コイ
ルへと電流を導く経路であり、この界磁コイルが超電導
体であることから、ここに電流が蓄積される。つまり、
電気自動車の制動時には、モータを発電機とみなし、各
電機子コイルで発生した電流を回生用電流経路を介して
界磁コイルへと導き、この界磁コイルに蓄積している。
According to the present invention, the driving current path is formed when the electric vehicle is driven. This drive current path guides a current from the power supply to each armature coil and field coil of the motor, whereby the motor rotates. Further, when the electric vehicle is braked, a regenerative current path is formed. The current path for regeneration is a path for guiding a current from each armature coil of the motor to the field coil, and since the field coil is a superconductor, the current is accumulated here. That is,
During braking of an electric vehicle, the motor is regarded as a generator, and the current generated in each armature coil is guided to the field coil through the regenerative current path and accumulated in this field coil.

【0008】[0008]

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0009】図1は、この発明に係わる超電動モータ装
置の一実施例の構成を示しており、図2は、この実施例
の装置におけるモータの断面構造を示している。
FIG. 1 shows the structure of an embodiment of the super-electric motor device according to the present invention, and FIG. 2 shows the sectional structure of the motor in the device of this embodiment.

【0010】この実施例の装置におけるモータ1は、電
気自動車の車輪の軸に直結され、この電気自動車の動力
源として利用されるものである。このモータ1は、第1
の電機子コイル11および第2の電機子コイル12を回
転子側に設け、界磁コイル13を固定子側に設けてい
る。界磁コイル13は、直流電流を流され、その内側空
間に磁界を形成する。各電機子コイル11,12は、交
番電流をそれぞれ流され、界磁コイル13による磁界と
の相互作用により、回転子を回転させる。
The motor 1 in the apparatus of this embodiment is directly connected to the shaft of the wheel of an electric vehicle and is used as a power source for this electric vehicle. This motor 1 is
The armature coil 11 and the second armature coil 12 are provided on the rotor side, and the field coil 13 is provided on the stator side. The field coil 13 is supplied with a direct current and forms a magnetic field in its inner space. Each of the armature coils 11 and 12 is supplied with an alternating current and rotates the rotor due to the interaction with the magnetic field by the field coil 13.

【0011】直流電源14は、液体水素を燃料とする燃
料電池であり、各電機子コイル11,12、および界磁
コイル13へと電流を供給する。
The DC power supply 14 is a fuel cell that uses liquid hydrogen as a fuel, and supplies a current to each of the armature coils 11 and 12 and the field coil 13.

【0012】各スイッチ15〜21、およびスイッチユ
ニット22に内蔵の各スイッチング素子は、後述するよ
うに、それぞれのタイミングでオンおよびオフにされ
る。これにより、直流電源14から各電機子コイル1
1,12並びに界磁コイル13への駆動用電流経路が形
成されたり、各電機子コイル11,12から界磁コイル
13への回生用電流経路が形成される。
The switches 15 to 21 and the switching elements incorporated in the switch unit 22 are turned on and off at their respective timings, as will be described later. As a result, the DC power supply 14 is connected to each armature coil 1
1, 12 and a field current for driving to the field coil 13 are formed, and a current path for regeneration from each armature coil 11, 12 to the field coil 13 is formed.

【0013】スイッチユニット22は、第1乃至第8の
サイリスタ31〜38、第1乃至第8のダイオード41
〜48、および4つのコンデンサ51〜54を備えてお
り、スイッチング素子である各サイリスタ31〜38が
それぞれのタイミングでオンおよびオフにされる。
The switch unit 22 includes the first to eighth thyristors 31 to 38 and the first to eighth diodes 41.
˜48 and four capacitors 51 to 54, and the thyristors 31 to 38, which are switching elements, are turned on and off at their respective timings.

【0014】また、界磁コイル23は、超電導体の線材
を巻回したものである。この超導電体の界磁コイル13
は、モータの内側スリーブ55と、外側シールド56間
の密閉空間に位置し、この密閉空間内を流通する冷却媒
体によって冷却される。この冷却媒体は、液体水素であ
り、直流電源14の燃料である液体水素が用いられる。
この直流電源14の燃料を界磁コイル13の冷却に利用
しているので、界磁コイル13を冷却するための冷却媒
体を特別に必要とせず、装置の小型化を実現することが
できる。すなわち、超電導体を用いる場合は、その冷却
機構が比較的大型化する傾向にあるが、直流電源14の
燃料を超電導体の冷却媒体として利用することにより、
冷却機構の大型化を防いでいる。しかも、コストの低減
という点でも、有利となる。
The field coil 23 is formed by winding a wire of a superconductor. This superconductor field coil 13
Is located in a closed space between the inner sleeve 55 of the motor and the outer shield 56, and is cooled by a cooling medium circulating in the closed space. The cooling medium is liquid hydrogen, and liquid hydrogen that is a fuel for the DC power supply 14 is used.
Since the fuel of the DC power supply 14 is used to cool the field coil 13, a cooling medium for cooling the field coil 13 is not particularly required, and the device can be downsized. That is, when a superconductor is used, its cooling mechanism tends to be relatively large, but by using the fuel of the DC power supply 14 as a cooling medium for the superconductor,
This prevents the cooling mechanism from becoming large. Moreover, it is also advantageous in terms of cost reduction.

【0015】ここで、界磁コイル13に用いられる超電
導体は、例えば酸化物超電導体が望ましく、更に具体的
に言えば、HTc材が良い。これは、HTc材は、液体
窒素の温度77(K)でも超電導特性を示すが、液体水
素の温度20(K)であれば、液体窒素の温度のときと
比較して、約10倍という大電流を流せるからである。
この場合、後述するようにモータの電流を回収して界磁
コイル13に蓄積するときに、より多くの電流を界磁コ
イル13に蓄積できる。
Here, the superconductor used for the field coil 13 is preferably, for example, an oxide superconductor, and more specifically, an HTc material is preferable. This is because the HTc material exhibits superconducting properties even at a liquid nitrogen temperature of 77 (K), but at a liquid hydrogen temperature of 20 (K), it is about 10 times as large as at a liquid nitrogen temperature. This is because it can pass an electric current.
In this case, as will be described later, when the motor current is collected and stored in the field coil 13, a larger amount of current can be stored in the field coil 13.

【0016】なお、各電機子コイル11,12は、通常
の導電体の線材を巻回したものであり、例えばCuの線
材が用いられる。
The armature coils 11 and 12 are each formed by winding an ordinary conductor wire, and for example, a Cu wire is used.

【0017】さて、電気自動車の駆動時には、次に述べ
るような直流電源14から界磁コイル13並びに各電機
子コイル11,12への駆動用電流経路が形成される。
When the electric vehicle is driven, a driving current path from the DC power supply 14 to the field coil 13 and the armature coils 11 and 12 as described below is formed.

【0018】まず、図1に示すように各スイッチ15,
16がオンにされ、直流電源14→スイッチ15→スイ
ッチ16→界磁コイル13という経路で電流Ibが流れ
る。これにより、この界磁コイル13が励磁され、磁界
が発生する。
First, as shown in FIG. 1, each switch 15,
16 is turned on, and the current Ib flows through the path of the DC power supply 14 → switch 15 → switch 16 → field coil 13. As a result, the field coil 13 is excited and a magnetic field is generated.

【0019】また、同時に、各スイッチ18,21がオ
ンにされ、直流電源14→スイッチ18→スイッチユニ
ット22→第1の電機子コイル11→スイッチユニット
22→第2の電機子コイル12→スイッチユニット32
→スイッチ31という経路で電流Iaが流れる。このと
き、スイッチユニット22における第1乃至第8のサイ
リスタ31〜38は、図3の(b−1)乃至(b−8)
に示すそれぞれのタイミングでオンおよびオフにされ、
これに伴い、第1および第2の電機子コイル11,12
には、図3の(a−1)および(a−2)に示すそれぞ
れの位相の各電流Ia1およびIa2が流れる。
At the same time, the switches 18 and 21 are turned on, and the DC power supply 14 → switch 18 → switch unit 22 → first armature coil 11 → switch unit 22 → second armature coil 12 → switch unit. 32
→ The current Ia flows through the path of the switch 31. At this time, the first to eighth thyristors 31 to 38 in the switch unit 22 are (b-1) to (b-8) in FIG.
It is turned on and off at the respective timings shown in
Along with this, the first and second armature coils 11 and 12
, Currents Ia1 and Ia2 of respective phases shown in (a-1) and (a-2) of FIG. 3 flow.

【0020】ここで、スイッチユニット22における第
1および第3のサイリスタ31,33は、図3の(b−
1)および(b−3)に示すように同一のタイミングで
オンとなり、このオンときには、第1のサイリスタ31
→第1のダイオード41→第1の電機子11→第3のダ
イオード43→第3のサイリスタ33という経路で電流
Ia1が流れる。
Here, the first and third thyristors 31 and 33 in the switch unit 22 are shown in FIG.
1) and (b-3), they are turned on at the same timing. At this time, the first thyristor 31
-> 1st diode 41-> 1st armature 11-> 3rd diode 43-> The electric current Ia1 flows through the path | route of the 3rd thyristor 33.

【0021】また、第2および第4のサイリスタ32,
34は、図3の(b−2)および(b−4)に示すよう
に同一のタイミングでオンとなり、第1および第3のサ
イリスタ31,33よりも180度遅れてオンとなって
いる。このときには、第2のサイリスタ32→第2のダ
イオード42→第1の電機子11→第4のダイオード4
4→第4のサイリスタ34という経路で電流Ia1が流
れ、第1および第3のサイリスタ31,33のオンのと
きとは、逆方向に電流Ia1が流れる。
The second and fourth thyristors 32,
34 is turned on at the same timing as shown in (b-2) and (b-4) of FIG. 3, and is turned on later than the first and third thyristors 31 and 33 by 180 degrees. At this time, the second thyristor 32 → the second diode 42 → the first armature 11 → the fourth diode 4
The current Ia1 flows through the path of 4 → fourth thyristor 34, and the current Ia1 flows in the direction opposite to that when the first and third thyristors 31 and 33 are on.

【0022】一方、第6および第8のサイリスタ36,
38は、図3の(b−6)および(b−8)に示すよう
な同一のタイミングでオンとなり、第1および第3のサ
イリスタ31,33よりも90度遅れてオンとなってい
る。このときには、第6のサイリスタ36→第6のダイ
オード46→第2の電機子12→第8のダイオード48
→第8のサイリスタ38という経路で電流Ia2が流れ
る。
On the other hand, the sixth and eighth thyristors 36,
38 is turned on at the same timing as shown in (b-6) and (b-8) of FIG. 3, and is turned on 90 degrees later than the first and third thyristors 31 and 33. At this time, the sixth thyristor 36 → the sixth diode 46 → the second armature 12 → the eighth diode 48.
→ The current Ia2 flows through the path of the eighth thyristor 38.

【0023】さらに、第5および第7のサイリスタ3
5,37は、図3の(b−5)および(b−7)に示す
ように同一のタイミングでオンとなり、第6および第8
のサイリスタ36,38よりも180度遅れてオンとな
っている。このときには、第5のサイリスタ35→第5
のダイオード45→第2の電機子12→第7のダイオー
ド47→第7のサイリスタ37という経路で電流Ia2が
流れる。
Further, the fifth and seventh thyristors 3
5, 37 are turned on at the same timing as shown in (b-5) and (b-7) of FIG.
The thyristors 36, 38 are turned on after being delayed by 180 degrees. At this time, the fifth thyristor 35 → the fifth
The current Ia2 flows through the path of the diode 45 → the second armature 12 → the seventh diode 47 → the seventh thyristor 37.

【0024】このように第1乃至第8のサイリスタ31
乃至38をそれぞれのタイミングでオンおよびオフにす
れば、第1の電機子コイル11には、電流Ia1が流れ、
第2の電機子コイル12には、電流Ia1から位相が90
度遅れた電流Ia2が流れる。これにより、モータ1が回
動して、電気自動車の車輪が回動し、電気自動車が駆動
される。
As described above, the first to eighth thyristors 31
By turning on and off at each timing, the current Ia1 flows through the first armature coil 11,
The second armature coil 12 has a phase of 90 from the current Ia1.
A current Ia2 delayed by a degree flows. As a result, the motor 1 rotates, the wheels of the electric vehicle rotate, and the electric vehicle is driven.

【0025】次に、電気自動車の駆動から制動に移ると
きには、図1に示す駆動用電流経路に代わって、図4に
示すような各電機子コイル11,12から界磁コイル1
3への回生用電流経路が直ちに形成される。なお、電気
自動車が制動に移るときとしては、例えば電気自動車の
減速を開始するとき、あるいは下り坂での定速走行を開
始するときなどがある。
Next, when shifting from driving of the electric vehicle to braking, instead of the driving current path shown in FIG. 1, the armature coils 11 and 12 as shown in FIG.
A regenerative current path to 3 is immediately formed. The time when the electric vehicle shifts to braking may be, for example, when decelerating the electric vehicle or when starting the constant speed running on a downhill.

【0026】図4に示すように、スイッチ15は、オフ
にされて、直流電源14が切り離される。また、各スイ
ッチ18,21は、オフにされて、この代わりに各スイ
ッチ19,20がオンにされる。さらに、スイッチユニ
ット22における第1乃至第8のサイリスタ31〜38
は、先に述べた駆動時と同様に、図3の(b−1)乃至
(b−8)に示すそれぞれのタイミングでオンおよびオ
フにされる。ただし、制動時においては、モータ1の回
動軸の回動角度をエンコーダ(図示せず)によって検出
し、検出された回動角度に応じたそれぞれのタイミング
で各サイリスタ31〜38をオンおよびオフにする。
As shown in FIG. 4, the switch 15 is turned off and the DC power supply 14 is disconnected. Also, the switches 18 and 21 are turned off, and the switches 19 and 20 are turned on instead. Further, the first to the eighth thyristors 31 to 38 in the switch unit 22.
Is turned on and off at the respective timings shown in (b-1) to (b-8) of FIG. 3, as in the case of driving described above. However, during braking, the rotation angle of the rotation shaft of the motor 1 is detected by an encoder (not shown), and the thyristors 31 to 38 are turned on and off at respective timings corresponding to the detected rotation angle. To

【0027】ここで、電気自動車の駆動から制動に移る
ときには、スイッチ15がオフにされて、直流電源14
が切り離されるものの、界磁コイル13による磁界は、
直ちに消えず、暫く残留する。
Here, when shifting from driving the electric vehicle to braking, the switch 15 is turned off and the DC power source 14 is turned on.
However, the magnetic field generated by the field coil 13 is
It does not disappear immediately and remains for a while.

【0028】このため、電気自動車の制動開始時には、
各電機子コイル11,12は、界磁コイル13の残留磁
界の中で回動し、それぞれの電流を発生する。すなわ
ち、モータ1が発電機として動作し、各電機子コイル1
1,12にそれぞれの電流が流れる。このとき、スイッ
チユニット22における第1乃至第8のサイリスタ31
〜38は、図3の(b−1)乃至(b−8)に示すそれ
ぞれのタイミングでオンおよびオフにされるので、各電
機子コイル11,12には、図3の(a−1)および
(a−2)に示す各電流Ia1,Ia2がそれぞれ流れる。
これに伴い、スイッチユニット22からは、各電流Ia
1,Ia2の和である電流Icが出力され、この電流Ic
は、スイッチユニット22→スイッチ20→スイッチ1
6→界磁コイル13→スイッチ19という経路で流れ
る。これにより、界磁コイル13の磁界が徐々に強くな
るだけでなく、この界磁コイル13に流れる電流が徐々
に多くなっていく。すなわち、電力が回生されて、界磁
コイル13に流れる電流となって回収される。
Therefore, at the start of braking of the electric vehicle,
The armature coils 11 and 12 rotate in the residual magnetic field of the field coil 13 and generate respective currents. That is, the motor 1 operates as a generator, and each armature coil 1
The respective currents flow in 1 and 12. At this time, the first to eighth thyristors 31 in the switch unit 22
3 to 38 are turned on and off at the respective timings shown in (b-1) to (b-8) of FIG. 3, so that the armature coils 11 and 12 have (a-1) shown in FIG. And currents Ia1 and Ia2 shown in (a-2) respectively flow.
Accordingly, each current Ia is output from the switch unit 22.
A current Ic, which is the sum of 1 and Ia2, is output, and this current Ic
Is switch unit 22 → switch 20 → switch 1
It flows in the route of 6 → field coil 13 → switch 19. As a result, not only the magnetic field of the field coil 13 gradually becomes stronger, but also the current flowing through the field coil 13 gradually increases. That is, electric power is regenerated and is collected as a current flowing through the field coil 13.

【0029】次に、電気自動車の制動から停止に移ると
きには、図4に示す回生用電流経路に代わって、図5に
示すような蓄積用電流経路が直ちに形成される。
Next, when the braking of the electric vehicle shifts to the stop, the current path for storage shown in FIG. 5 is immediately formed in place of the current path for regeneration shown in FIG.

【0030】ここでは、界磁コイル13に並列接続され
ているスイッチ17のみがオンにされ、他の各スイッチ
15,16,18,19,20,21がオフにされてい
る。このとき、界磁コイル13とスイッチ17により閉
鎖ループが形成され、かつ界磁コイル13が超電導体で
あることから、この閉鎖ループには、電流Idが流れ続
けて蓄積される。この電流Idは、先に述べた回生用電
流経路の形成時に界磁コイル13に流れた電流から得た
ものである。
Here, only the switch 17 connected in parallel to the field coil 13 is turned on and the other switches 15, 16, 18, 19, 20, 21 are turned off. At this time, a closed loop is formed by the field coil 13 and the switch 17, and since the field coil 13 is a superconductor, the current Id continues to flow and is accumulated in this closed loop. This current Id is obtained from the current flowing through the field coil 13 when the above-described regeneration current path is formed.

【0031】この後、電気自動車を再び駆動するときに
は、界磁コイル13に流れている電流Idを利用すれば
良く、このときには図4に示す電流経路を形成し、かつ
スイッチユニット22における第1乃至第8のサイリス
タ31〜38を図3の(b−1)乃至(b−8)に示す
それぞれのタイミングでオンおよびオフにする。これに
より、界磁コイル13に蓄積されている電流Idは、ス
イッチ19→スイッチユニット22→第1の電機子11
→スイッチユニット22→第2の電機子12→スイッチ
ユニット22→スイッチ20→スイッチ16という経路
で流れる。この結果、モータ1が回動して、電気自動車
が駆動される。すなわち、スイッチ15が開かれてお
り、直流電源14から電流を供給されてないのに、界磁
コイル13に蓄積されている電流のみによってモータ1
が回動する。
After that, when the electric vehicle is driven again, the current Id flowing in the field coil 13 may be used. At this time, the current path shown in FIG. The eighth thyristors 31 to 38 are turned on and off at the respective timings shown in (b-1) to (b-8) of FIG. As a result, the current Id accumulated in the field coil 13 is converted into the switch 19 → the switch unit 22 → the first armature 11
→ Switch unit 22 → Second armature 12 → Switch unit 22 → Switch 20 → Switch 16 As a result, the motor 1 rotates and the electric vehicle is driven. That is, although the switch 15 is opened and no current is supplied from the DC power supply 14, the motor 1 is driven only by the current accumulated in the field coil 13.
Rotates.

【0032】なお、電気自動車が停止せず、制動から再
駆動へと直接移る場合は、図5に示す蓄積用電流経路を
形成する必要が無く、図4に示す回生用電流経路のみで
制動から再駆動へと移る。この場合、制動から再駆動ま
で、同一の電流経路で電流が流れ続ける。
When the electric vehicle does not stop and directly shifts from braking to re-driving, it is not necessary to form the storage current path shown in FIG. 5, and only the regeneration current path shown in FIG. Move on to re-driving. In this case, current continues to flow through the same current path from braking to re-driving.

【0033】ところで、上記実施例の装置において、モ
ータ1の寸法を直径300(mm)、長さ600(m
m)とし、重量を150(Kg)とする。また、モータ
1の出力を50(KW)とし、ダイポール磁界強度を4
(T)とする。さらに、超電導体である界磁コイル13
の蓄積エネルギー容量を300(KJ)とする。
By the way, in the apparatus of the above embodiment, the motor 1 has dimensions of 300 (mm) in diameter and 600 (m) in length.
m) and the weight is 150 (Kg). The output of the motor 1 is 50 (KW) and the dipole magnetic field strength is 4
(T). Further, the field coil 13 which is a superconductor
The stored energy capacity of is 300 (KJ).

【0034】このようなモータ1を重量1(t)の電気
自動車の車軸に直結すると、モータ1を回転数1000
(rpm)で回転させることにより、電気自動車を80
(Km/h)で走行させることができ、そのときの運動
エネルギーが250(KJ)となる。この電気自動車を
停止させるまでの間、図4に示す回生用電流経路を形成
すれば、運動エネルギー250(KJ)のうちの20〜
30(%)を界磁コイル13に回収することができる。
When such a motor 1 is directly connected to the axle of an electric vehicle having a weight of 1 (t), the motor 1 rotates at a speed of 1000.
By rotating at (rpm)
The vehicle can be driven at (Km / h), and the kinetic energy at that time is 250 (KJ). Until the electric vehicle is stopped, if the regenerative current path shown in FIG. 4 is formed, 20 to 20 of the kinetic energy 250 (KJ)
30 (%) can be collected in the field coil 13.

【0035】このように上記実施例では、超電導モータ
を動力源として利用し、このモータから回生された電力
を該モータの界磁コイルに回収しているので、電力の利
用効率を極めて高くすることができる。
As described above, in the above embodiment, since the superconducting motor is used as a power source and the electric power regenerated from this motor is collected in the field coil of the motor, the utilization efficiency of the electric power should be extremely high. You can

【0036】また、直流電源の燃料である液体水素を超
電導体である界磁コイルを冷却するために利用している
ので、この界磁コイルの冷却機構を小型化することがで
きる。さらに、この界磁コイルは、モータのコイルとし
てだけでなく、回生された電力を蓄積するためにも用い
られるので、回生された電力を蓄積するための手段を特
別に設ける必要がない。このように界磁コイルの冷却機
構を小型化し、かつ界磁コイルを電力の蓄積のためにも
兼用しているので、全体として極めてコンパクトな装置
を得ることができる。
Further, since liquid hydrogen, which is a fuel for the DC power supply, is used to cool the field coil, which is a superconductor, the cooling mechanism for this field coil can be miniaturized. Further, since this field coil is used not only as the coil of the motor but also for storing the regenerated electric power, it is not necessary to provide a special means for storing the regenerated electric power. In this way, the cooling mechanism of the field coil is downsized, and the field coil is also used for storing electric power, so that an extremely compact device as a whole can be obtained.

【0037】[0037]

【効果】以上説明したように、この発明によれば、界磁
コイルが超電導体であるモータを電気自動車の動力源と
し、この電気自動車の制動時には、モータを発電機とみ
なして、各電機子コイルで発生した電流を界磁コイルへ
と導き蓄積しているので、電力の利用効率を高めること
ができる。また、界磁コイルを電力の蓄積のためにも兼
用しているので、コンパクトな装置を実現することがで
きる。
As described above, according to the present invention, a motor whose field coil is a superconductor is used as a power source for an electric vehicle, and when the electric vehicle is being braked, the motor is regarded as a generator and each armature. Since the current generated in the coil is led to the field coil and stored, the efficiency of use of electric power can be improved. Further, since the field coil is also used for storing electric power, a compact device can be realized.

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

【図1】この発明に係わる超電動モータ装置の一実施例
の構成を示す回路図
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of an embodiment of a super electric motor device according to the present invention.

【図2】この実施例の装置におけるモータの断面構造を
示す図
FIG. 2 is a diagram showing a sectional structure of a motor in the apparatus of this embodiment.

【図3】図1に示す回路の動作を説明するために用いら
れたタイミングチャート
FIG. 3 is a timing chart used to explain the operation of the circuit shown in FIG.

【図4】図1に示す回路において回生用電流経路を形成
した状態を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a state in which a regenerative current path is formed in the circuit shown in FIG.

【図5】図1に示す回路において蓄積用電流経路を形成
した状態を示す図
5 is a diagram showing a state in which a storage current path is formed in the circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 モータ 11 第1の電機子コイル 12 第2の電機子コイル 13 界磁コイル 14 直流電源 15〜21 スイッチ 22 スイッチユニット 1 Motor 11 1st armature coil 12 2nd armature coil 13 Field coil 14 DC power supply 15-21 switch 22 Switch unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の電機子コイル、および超電導体を
線材として用いた界磁コイルを有し、電気自動車の車輪
を駆動するモータと、 前記モータの電源と、 前記電源から前記モータの各電機子コイル並びに界磁コ
イルへと電流を導く駆動用電流経路、および前記各電機
子コイルから前記界磁コイルへと電流を導く回生用電流
経路を形成するスイッチ手段とを備え、 前記スイッチ手段は、電気自動車の駆動時に、前記駆動
用電流経路を形成し、前記電気自動車の制動時に、前記
回生用電流経路を形成する電気自動車における超電導モ
ータ装置。
1. A motor having a plurality of armature coils and a field coil using a superconductor as a wire rod for driving a wheel of an electric vehicle, a power supply for the motor, and each electric machine from the power supply to the motor. A drive current path that guides a current to the child coil and the field coil; and a switch means that forms a regenerative current path that guides a current from each of the armature coils to the field coil. A superconducting motor device for an electric vehicle, wherein the driving current path is formed when the electric vehicle is driven, and the regeneration current path is formed when the electric vehicle is braked.
【請求項2】 前記電源は、液体水素を燃料とする燃料
電池であり、 前記モータの界磁コイルは、前記液体水素によって冷却
される請求項1記載の電気自動車における超電導モータ
装置。
2. The superconducting motor device in an electric vehicle according to claim 1, wherein the power source is a fuel cell using liquid hydrogen as a fuel, and a field coil of the motor is cooled by the liquid hydrogen.
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