JPH09219905A - ハイブリッド方式駆動装置 - Google Patents
ハイブリッド方式駆動装置Info
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- JPH09219905A JPH09219905A JP8027493A JP2749396A JPH09219905A JP H09219905 A JPH09219905 A JP H09219905A JP 8027493 A JP8027493 A JP 8027493A JP 2749396 A JP2749396 A JP 2749396A JP H09219905 A JPH09219905 A JP H09219905A
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- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 チョッパ装置の半導体素子の電流通流期間を
長くしても、ハイブリッド励磁形同期モータの界磁巻線
へ流す直流電流を小さくできる。 【解決手段】 同期発電機（ＨＳＹ−Ｇ）１００及び同
期モータ（ＨＳＹ−Ｍ）１０８は、界磁巻線１００ａ，
１０８ａに流す直流電流の値を、チョッパ装置１０２，
１０７により制御することにより界磁制御ができる。エ
ンジン１０１で回転させられるＨＳＹ−Ｇ１００の交流
電流は、メイン整流器１０３で整流されて直流となり、
インバータ装置１０５は直流／交流変換して三相交流を
ＨＳＹ−Ｍ１０８に送る。界磁電源用整流器１００は、
ＨＳＹ−Ｇ１００の中間タップからの電圧を受けるた
め、直流側電圧Ｖdc2 は小さくなる。チョッパ装置１０
２，１０７には、電圧値の小さくなった直流側電圧Ｖ
dc2 を供給するので、チョッパ装置１０２，１０７の半
導体素子の通流時間を長くすることができる。
長くしても、ハイブリッド励磁形同期モータの界磁巻線
へ流す直流電流を小さくできる。 【解決手段】 同期発電機（ＨＳＹ−Ｇ）１００及び同
期モータ（ＨＳＹ−Ｍ）１０８は、界磁巻線１００ａ，
１０８ａに流す直流電流の値を、チョッパ装置１０２，
１０７により制御することにより界磁制御ができる。エ
ンジン１０１で回転させられるＨＳＹ−Ｇ１００の交流
電流は、メイン整流器１０３で整流されて直流となり、
インバータ装置１０５は直流／交流変換して三相交流を
ＨＳＹ−Ｍ１０８に送る。界磁電源用整流器１００は、
ＨＳＹ−Ｇ１００の中間タップからの電圧を受けるた
め、直流側電圧Ｖdc2 は小さくなる。チョッパ装置１０
２，１０７には、電圧値の小さくなった直流側電圧Ｖ
dc2 を供給するので、チョッパ装置１０２，１０７の半
導体素子の通流時間を長くすることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はハイブリッド方式駆
動装置に関し、チョッパ動作を行う半導体素子が、スイ
ッチング速度限界に達することなくスイッチング動作が
できるようにして、良好な界磁制御ひいては回転制御が
できるよう工夫したものである。
動装置に関し、チョッパ動作を行う半導体素子が、スイ
ッチング速度限界に達することなくスイッチング動作が
できるようにして、良好な界磁制御ひいては回転制御が
できるよう工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】本願出願人は、ハイブリッド励磁形同期
機（ＨＳＹ）をすでに開発している。このハイブリッド
励磁形同期機の詳細構造は、後の「発明の実施の形態」
の中で説明するが、その概略を説明すると、回転子に備
えた永久磁石による界磁と、固定子に備えた界磁巻線に
よる界磁とを併せ持った同期回転機である。そして、永
久磁石が一定の界磁アンペアターンを与え、負荷に応じ
て必要となる界磁アンペアターンを界磁巻線から供給す
る。このため、界磁巻線に流す直流電流を調整すること
により界磁制御をすることができる。しかも、このハイ
ブリッド励磁形同期機は、同期モータとしても機能し
（これをハイブリッド励磁形同期モータ「ＨＳＹ−Ｍ」
と称し）、同期発電機としても機能する（これをハイブ
リッド励磁形同期発電機「ＨＳＹ−Ｇ」と称する）。
機（ＨＳＹ）をすでに開発している。このハイブリッド
励磁形同期機の詳細構造は、後の「発明の実施の形態」
の中で説明するが、その概略を説明すると、回転子に備
えた永久磁石による界磁と、固定子に備えた界磁巻線に
よる界磁とを併せ持った同期回転機である。そして、永
久磁石が一定の界磁アンペアターンを与え、負荷に応じ
て必要となる界磁アンペアターンを界磁巻線から供給す
る。このため、界磁巻線に流す直流電流を調整すること
により界磁制御をすることができる。しかも、このハイ
ブリッド励磁形同期機は、同期モータとしても機能し
（これをハイブリッド励磁形同期モータ「ＨＳＹ−Ｍ」
と称し）、同期発電機としても機能する（これをハイブ
リッド励磁形同期発電機「ＨＳＹ−Ｇ」と称する）。
【０００３】ここでＨＳＹ−Ｍを用いて構成した、電気
自動車用の従来の駆動装置を、図８を参照して説明す
る。同図に示すように、ハイブリッド励磁形同期モータ
（ＨＳＹ−Ｍ）０１の固定子に備えた三相巻線には、イ
ンバータ装置０２により三相電力が供給され、ＨＳＹ−
Ｍ０１の固定子に備えた界磁巻線０１ａには、チョッパ
装置０３により直流電流が流される。インバータ装置０
２及びチョッパ装置０３には、バッテリ０４により直流
電圧が供給されており、コントローラ０５からの制御指
令に応じて、インバータ装置０２でのインバータ動作及
びチョッパ装置０３でのチョッパ動作が行なわれる。
自動車用の従来の駆動装置を、図８を参照して説明す
る。同図に示すように、ハイブリッド励磁形同期モータ
（ＨＳＹ−Ｍ）０１の固定子に備えた三相巻線には、イ
ンバータ装置０２により三相電力が供給され、ＨＳＹ−
Ｍ０１の固定子に備えた界磁巻線０１ａには、チョッパ
装置０３により直流電流が流される。インバータ装置０
２及びチョッパ装置０３には、バッテリ０４により直流
電圧が供給されており、コントローラ０５からの制御指
令に応じて、インバータ装置０２でのインバータ動作及
びチョッパ装置０３でのチョッパ動作が行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の駆動装
置では、界磁巻線０１ａの抵抗は小さく、また界磁巻線
０１ａに流す直流電流（界磁電流）は小さいため、界磁
巻線０１ａでの電圧降下は小さい（０〜２０Ｖ程度）。
一方、バッテリ０４のバッテリ電圧は約２００〜３００
Ｖであり、界磁巻線０１ａでの電圧降下分と比べて非常
に高い。このため、チョッパ装置０３の半導体素子の通
流期間は短くなる。しかし半導体素子のスイッチング速
度には限界があるため、通流期間を短くしようとしても
限度があり、制御が困難になることがあった。
置では、界磁巻線０１ａの抵抗は小さく、また界磁巻線
０１ａに流す直流電流（界磁電流）は小さいため、界磁
巻線０１ａでの電圧降下は小さい（０〜２０Ｖ程度）。
一方、バッテリ０４のバッテリ電圧は約２００〜３００
Ｖであり、界磁巻線０１ａでの電圧降下分と比べて非常
に高い。このため、チョッパ装置０３の半導体素子の通
流期間は短くなる。しかし半導体素子のスイッチング速
度には限界があるため、通流期間を短くしようとしても
限度があり、制御が困難になることがあった。
【０００５】本発明は、上記従来技術に鑑み、チョッパ
装置の半導体素子の通流期間を短くすることなく界磁巻
線に直流電流を流すことのできるハイブリッド方式駆動
装置を提供することを目的とする。
装置の半導体素子の通流期間を短くすることなく界磁巻
線に直流電流を流すことのできるハイブリッド方式駆動
装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、回転子には界磁用の永久磁石を備えると共
に、固定子には電機子巻線及び直流界磁電流が流される
界磁巻線を備えたハイブリッド励磁形同期モータと、エ
ンジンにより回転駆動されて交流電力を出力する交流発
電機と、前記交流発電機により発電された交流電力を直
流電力に変換するメイン整流器と、メイン整流器による
直流電力を受けて充電されるバッテリと、前記メイン整
流器及び前記バッテリから直流電力を受けて、前記ハイ
ブリッド励磁形同期モータに交流電力を供給するインバ
ータ装置と、前記ハイブリッド励磁形同期モータに直流
界磁電流を流すチョッパ装置と、前記発電機の電機子巻
線の中間タップから交流電圧を受けて整流し、整流した
直流電圧を前記チョッパ装置に送る界磁電源用整流器
と、で構成したことを特徴とする。
明の構成は、回転子には界磁用の永久磁石を備えると共
に、固定子には電機子巻線及び直流界磁電流が流される
界磁巻線を備えたハイブリッド励磁形同期モータと、エ
ンジンにより回転駆動されて交流電力を出力する交流発
電機と、前記交流発電機により発電された交流電力を直
流電力に変換するメイン整流器と、メイン整流器による
直流電力を受けて充電されるバッテリと、前記メイン整
流器及び前記バッテリから直流電力を受けて、前記ハイ
ブリッド励磁形同期モータに交流電力を供給するインバ
ータ装置と、前記ハイブリッド励磁形同期モータに直流
界磁電流を流すチョッパ装置と、前記発電機の電機子巻
線の中間タップから交流電圧を受けて整流し、整流した
直流電圧を前記チョッパ装置に送る界磁電源用整流器
と、で構成したことを特徴とする。
【０００７】また本発明の構成は、前記発電機は、回転
子には界磁用の永久磁石を備えると共に、固定子には電
機子巻線及び直流界磁電流が流される界磁巻線を備えた
ハイブリッド励磁形発電機であり、前記界磁電源用整流
器から直流電圧を受けて、前記ハイブリッド励磁形発電
機の界磁巻線に直流界磁電流を流す第２のチョッパ装置
を備えたことを特徴とする。
子には界磁用の永久磁石を備えると共に、固定子には電
機子巻線及び直流界磁電流が流される界磁巻線を備えた
ハイブリッド励磁形発電機であり、前記界磁電源用整流
器から直流電圧を受けて、前記ハイブリッド励磁形発電
機の界磁巻線に直流界磁電流を流す第２のチョッパ装置
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】まずはじめにハイブリッド励磁形
同期機（ＨＳＹ）の構成及び動作状況について説明す
る。
同期機（ＨＳＹ）の構成及び動作状況について説明す
る。
【０００９】＜ＨＳＹの構成及び動作＞図１において、
１は固定子である電機子、２はこの電機子の鉄心、３は
電機子巻線、４は円筒形のヨークである。これらのう
ち、電機子鉄心２は、軸方向に関し２分割された成層鉄
心であり、片側の部分がＮ極側電機子鉄心２ａ、他の片
側の部分がＳ極側電機子鉄心２ｂとして構成してあり、
Ｎ極側電機子鉄心２ａとＳ極側電機子鉄心２ｂとの間に
は、図４にも示すリング状の直流の界磁巻線５が配設し
てある。
１は固定子である電機子、２はこの電機子の鉄心、３は
電機子巻線、４は円筒形のヨークである。これらのう
ち、電機子鉄心２は、軸方向に関し２分割された成層鉄
心であり、片側の部分がＮ極側電機子鉄心２ａ、他の片
側の部分がＳ極側電機子鉄心２ｂとして構成してあり、
Ｎ極側電機子鉄心２ａとＳ極側電機子鉄心２ｂとの間に
は、図４にも示すリング状の直流の界磁巻線５が配設し
てある。
【００１０】そして、Ｎ極側電機子鉄心２ａとＳ極側電
機子鉄心２ｂとは、ヨーク４によって磁気的に結合し、
かつ機械的に支持するように構成してある。また、電機
子巻線３は、Ｎ極側電機子鉄心２ａとＳ極側電機子鉄心
２ｂとに亘って配設してある。
機子鉄心２ｂとは、ヨーク４によって磁気的に結合し、
かつ機械的に支持するように構成してある。また、電機
子巻線３は、Ｎ極側電機子鉄心２ａとＳ極側電機子鉄心
２ｂとに亘って配設してある。
【００１１】界磁巻線５は、図４の如くリング状に巻回
された電線５ａを絶縁処理したもので、電源容量や機械
寸法に合わせて必要な起磁力を生ずるように十分なター
ン数を巻回している。
された電線５ａを絶縁処理したもので、電源容量や機械
寸法に合わせて必要な起磁力を生ずるように十分なター
ン数を巻回している。
【００１２】他方、回転子１１は、回転子鉄心１２と永
久磁石１３とを有し、これらのうち回転子鉄心１２はシ
ャフト１５に連結したヨーク１４で支持固定している。
回転子鉄心１２は、部分的に突き出た構造で突極状をな
し、永久磁石１３を備える部分以外の個所が突極状部１
２ａとなるように構成してある。この突極状部１２ａ
は、固定子のＮ極側電機子鉄心２ａとＳ極側電機子鉄心
２ｂとに対応して設けてあり、Ｎ極側突極状部１２ａＮ
とＳ極側突極状部１２ａＳとに分けてある。
久磁石１３とを有し、これらのうち回転子鉄心１２はシ
ャフト１５に連結したヨーク１４で支持固定している。
回転子鉄心１２は、部分的に突き出た構造で突極状をな
し、永久磁石１３を備える部分以外の個所が突極状部１
２ａとなるように構成してある。この突極状部１２ａ
は、固定子のＮ極側電機子鉄心２ａとＳ極側電機子鉄心
２ｂとに対応して設けてあり、Ｎ極側突極状部１２ａＮ
とＳ極側突極状部１２ａＳとに分けてある。
【００１３】すなわち、突極状部１２ａは、固定子のＮ
極側電機子鉄心２ａとＳ極側電機子鉄心２ｂとの軸方向
の長さに対応して形成してあり、しかも周方向に一定幅
を有してＮ極側突極状部１２ａＮ及びＳ極側突極状部１
２ａＳとして存在する。そして、Ｎ極側突極状部１２ａ
Ｎには、周方向に隣り合ってＮ極永久磁石１３が、図２
（ａ）に示すように配置してあり、またＳ極側突極状部
１２ａＳにも周方向に隣り合ってＳ極永久磁石１３が、
図２（ｂ）に示すように配置してある。かくして、軸方
向には、Ｎ極側突極状部１２ａＮとＳ極永久磁石１３と
が並び、またＮ極永久磁石１３とＳ極側突極状部１２ａ
Ｓとが並ぶ構造となっている。
極側電機子鉄心２ａとＳ極側電機子鉄心２ｂとの軸方向
の長さに対応して形成してあり、しかも周方向に一定幅
を有してＮ極側突極状部１２ａＮ及びＳ極側突極状部１
２ａＳとして存在する。そして、Ｎ極側突極状部１２ａ
Ｎには、周方向に隣り合ってＮ極永久磁石１３が、図２
（ａ）に示すように配置してあり、またＳ極側突極状部
１２ａＳにも周方向に隣り合ってＳ極永久磁石１３が、
図２（ｂ）に示すように配置してある。かくして、軸方
向には、Ｎ極側突極状部１２ａＮとＳ極永久磁石１３と
が並び、またＮ極永久磁石１３とＳ極側突極状部１２ａ
Ｓとが並ぶ構造となっている。
【００１４】この結果、回転子１１は、図３に示すよう
に、Ｎ極側突極状部１２ａＮとＮ極永久磁石１３とを周
方向に交互に配置するとともに、軸方向に界磁巻線５の
幅の分だけ隔たってＳ極側突極状部１２ａＳとＳ極永久
磁石１３とを周方向に交互に配置し、しかも軸方向には
突極状部１２ａと永久磁石１３とが並ぶ構造となってい
る。このとき、突極状部１２ａは、周方向に永久磁石１
３の極数と同じ数だけ形成してある。
に、Ｎ極側突極状部１２ａＮとＮ極永久磁石１３とを周
方向に交互に配置するとともに、軸方向に界磁巻線５の
幅の分だけ隔たってＳ極側突極状部１２ａＳとＳ極永久
磁石１３とを周方向に交互に配置し、しかも軸方向には
突極状部１２ａと永久磁石１３とが並ぶ構造となってい
る。このとき、突極状部１２ａは、周方向に永久磁石１
３の極数と同じ数だけ形成してある。
【００１５】図２，図３に示す例は永久磁石１３を６極
配置した例を示しているが、極数はこれに限らず８極等
種々の極数が考えられる。
配置した例を示しているが、極数はこれに限らず８極等
種々の極数が考えられる。
【００１６】また、図１，図２では回転子鉄心１２の突
極状部１２ａの表面と永久磁石１３の表面とが同一円周
面を形成するように構成されているが、ギャップを小さ
くして突極状部１２ａを通る有効磁束を多くするよう突
極状部１２ａの突き出し量を永久磁石１３の厚さより大
きくできる。更に、図２，図３では永久磁石１３と突極
状部１２ａの幅を同じ幅としたが、上述と同様磁束を多
くするため突極状部１２ａの幅を永久磁石１３より広げ
るようにしてもよい。なお、回転子鉄心１２は塊状鉄心
でもよい。
極状部１２ａの表面と永久磁石１３の表面とが同一円周
面を形成するように構成されているが、ギャップを小さ
くして突極状部１２ａを通る有効磁束を多くするよう突
極状部１２ａの突き出し量を永久磁石１３の厚さより大
きくできる。更に、図２，図３では永久磁石１３と突極
状部１２ａの幅を同じ幅としたが、上述と同様磁束を多
くするため突極状部１２ａの幅を永久磁石１３より広げ
るようにしてもよい。なお、回転子鉄心１２は塊状鉄心
でもよい。
【００１７】図１において、永久磁石１３は回転子鉄心
１２の突極状部１２ａ以外の所定個所に張り付けて固定
するとともに、回転子鉄心１２は円筒形のヨーク１４に
挿着して支持する。
１２の突極状部１２ａ以外の所定個所に張り付けて固定
するとともに、回転子鉄心１２は円筒形のヨーク１４に
挿着して支持する。
【００１８】＜ＨＳＹの制御動作＞ＨＳＹの構造は、図
１〜図４の如くであるが、ここで、かかる構造を採用し
たことに伴なう磁束の制御動作について述べる。
１〜図４の如くであるが、ここで、かかる構造を採用し
たことに伴なう磁束の制御動作について述べる。
【００１９】図１に示す直流の界磁巻線５に直流電流を
流した場合、例えば図１中の実線のように、電機子のヨ
ーク４→Ｓ極側電機子鉄心２ｂ→ギャップ→Ｓ極側突極
状部１２ａＳ→回転子鉄心１２→回転子ヨーク１４→回
転子鉄心１２→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→ギャップ→Ｎ
極側電機子鉄心２ａ→ヨーク４という具合に閉磁路が形
成される。この場合、磁束の方向は、直流電流の向きに
より制御でき、大きさは電流の大きさにより制御でき
る。したがって、界磁巻線５による直流磁束の発生を伴
なう磁束の調整は次のようになる。
流した場合、例えば図１中の実線のように、電機子のヨ
ーク４→Ｓ極側電機子鉄心２ｂ→ギャップ→Ｓ極側突極
状部１２ａＳ→回転子鉄心１２→回転子ヨーク１４→回
転子鉄心１２→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→ギャップ→Ｎ
極側電機子鉄心２ａ→ヨーク４という具合に閉磁路が形
成される。この場合、磁束の方向は、直流電流の向きに
より制御でき、大きさは電流の大きさにより制御でき
る。したがって、界磁巻線５による直流磁束の発生を伴
なう磁束の調整は次のようになる。
【００２０】＜直流界磁電流０の場合＞直流界磁電流に
よる磁束は存在せず、永久磁石１３による磁束のみとな
る。つまり、Ｎ極永久磁石１３からの磁束は、ギャップ
→Ｎ極側電機子鉄心２ａ→電機子ヨーク４→Ｓ極側電機
子鉄心２ｂ→ギャップ→Ｓ極永久磁石１３→回転子鉄心
１２→回転子ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｎ極永久磁
石１３からなる経路を辿る。この場合、ギャップ磁束
は、永久磁石１３の残留磁束密度（磁石の特性）と表面
積で決まることになる。
よる磁束は存在せず、永久磁石１３による磁束のみとな
る。つまり、Ｎ極永久磁石１３からの磁束は、ギャップ
→Ｎ極側電機子鉄心２ａ→電機子ヨーク４→Ｓ極側電機
子鉄心２ｂ→ギャップ→Ｓ極永久磁石１３→回転子鉄心
１２→回転子ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｎ極永久磁
石１３からなる経路を辿る。この場合、ギャップ磁束
は、永久磁石１３の残留磁束密度（磁石の特性）と表面
積で決まることになる。
【００２１】かかる状態を回転子表面での磁束としてみ
ると、図５（ｂ）に示すようになり、Ｎ極永久磁石１３
から電機子ヨーク４を通りＳ極永久磁石１３に至り、Ｓ
極永久磁石１３から回転子ヨーク１４を通りＮ極永久磁
石１３に至る。
ると、図５（ｂ）に示すようになり、Ｎ極永久磁石１３
から電機子ヨーク４を通りＳ極永久磁石１３に至り、Ｓ
極永久磁石１３から回転子ヨーク１４を通りＮ極永久磁
石１３に至る。
【００２２】したがって、回転子の回転によって電機子
巻線３を構成する各コイルは、Ｎ極またはＳ極の何れか
一方の極の磁束を切ることとなり、この結果電機子巻線
３には回転数と極数とによって定まる周波数の交流電圧
が誘起される。なお、ＩDCは直流界磁電流を示す。
巻線３を構成する各コイルは、Ｎ極またはＳ極の何れか
一方の極の磁束を切ることとなり、この結果電機子巻線
３には回転数と極数とによって定まる周波数の交流電圧
が誘起される。なお、ＩDCは直流界磁電流を示す。
【００２３】こうして、本例のＩDC＝０の場合には、永
久磁石１３によって生ずる磁束に応じた誘起電圧が得ら
れる。
久磁石１３によって生ずる磁束に応じた誘起電圧が得ら
れる。
【００２４】＜直流界磁電流による磁束が永久磁石１３
の磁束と同一方向となる場合、（Ｉ DC＜０の場合）＞永
久磁石１３による磁束はＮ極永久磁石１３とＳ極永久磁
石１３とで発生することに変りはない。
の磁束と同一方向となる場合、（Ｉ DC＜０の場合）＞永
久磁石１３による磁束はＮ極永久磁石１３とＳ極永久磁
石１３とで発生することに変りはない。
【００２５】一方、直流の界磁巻線５による磁束は、磁
気抵抗が小さな経路を通り、Ｓ極側電機子鉄心２ｂ→ギ
ャップ→Ｓ極側突極状部１２ａＳ→回転子鉄心１２→回
転子ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｎ極側突極状部１２
ａＮ→ギャップ→Ｎ極側電機子鉄心２ａ→電機子ヨーク
４を通る。この場合、永久磁石１３による透磁率は空気
に近く、磁気抵抗が大きいため、直流磁束は突極状部１
２ａを通る。
気抵抗が小さな経路を通り、Ｓ極側電機子鉄心２ｂ→ギ
ャップ→Ｓ極側突極状部１２ａＳ→回転子鉄心１２→回
転子ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｎ極側突極状部１２
ａＮ→ギャップ→Ｎ極側電機子鉄心２ａ→電機子ヨーク
４を通る。この場合、永久磁石１３による透磁率は空気
に近く、磁気抵抗が大きいため、直流磁束は突極状部１
２ａを通る。
【００２６】この結果、回転子表面での合成磁束数をみ
ると、図５（ａ）の如くＮ極側突極状部１２ａＮから出
た磁束が軸方向に並んでいるＳ極永久磁石１３へ至り、
Ｎ極永久磁石１３から出た磁束が軸方向に並んでいるＳ
極側突極状部１２ａＳへ至ることになる。
ると、図５（ａ）の如くＮ極側突極状部１２ａＮから出
た磁束が軸方向に並んでいるＳ極永久磁石１３へ至り、
Ｎ極永久磁石１３から出た磁束が軸方向に並んでいるＳ
極側突極状部１２ａＳへ至ることになる。
【００２７】したがって、電機子巻線３を構成する軸方
向に沿って配列された各コイルでは、Ｎ極側で切る磁束
の方向とＳ極側で切る磁束の方向が逆となり、互いに反
対方向の誘起電圧が生じ、全体として誘起電圧が減少す
る。
向に沿って配列された各コイルでは、Ｎ極側で切る磁束
の方向とＳ極側で切る磁束の方向が逆となり、互いに反
対方向の誘起電圧が生じ、全体として誘起電圧が減少す
る。
【００２８】つまり、直流界磁電流の大きさによって、
誘起電圧が小さくでき、その大きさによっては誘起電圧
を０とすることができる。
誘起電圧が小さくでき、その大きさによっては誘起電圧
を０とすることができる。
【００２９】かくして、永久磁石１３の磁束と同一方向
の磁束を作ることによって、等価的に界磁磁束を弱める
（減磁する）こととなる。
の磁束を作ることによって、等価的に界磁磁束を弱める
（減磁する）こととなる。
【００３０】＜直流界磁電流による磁束が永久磁石１３
の磁束と異なる（反対）方向となる場合、（ＩDC＞０の
場合）＞この場合についても永久磁石１３による磁束
は、Ｎ極永久磁石１３とＳ極永久磁石１３とで発生する
ことに変わりはない。
の磁束と異なる（反対）方向となる場合、（ＩDC＞０の
場合）＞この場合についても永久磁石１３による磁束
は、Ｎ極永久磁石１３とＳ極永久磁石１３とで発生する
ことに変わりはない。
【００３１】一方、直流の界磁巻線５による磁束は、や
はり磁気抵抗の小さな経路を通り、Ｎ極側電機子鉄心２
ａ→ギャップ→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→回転子鉄心１
２→回転子ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｓ極側突極状
部１２ａＳ→ギャップ→Ｓ極側電機子鉄心２ｂ→電機子
ヨーク４を通る。
はり磁気抵抗の小さな経路を通り、Ｎ極側電機子鉄心２
ａ→ギャップ→Ｎ極側突極状部１２ａＮ→回転子鉄心１
２→回転子ヨーク１４→回転子鉄心１２→Ｓ極側突極状
部１２ａＳ→ギャップ→Ｓ極側電機子鉄心２ｂ→電機子
ヨーク４を通る。
【００３２】この結果、回転子表面での合成磁束をみる
と、図６（ｃ）の如くＮ極永久磁石１３から出た磁束が
周方向に隣り合うＮ極側突極状部１２ａＮへ至り、また
Ｓ極側突極状部１２ａＳから出た磁束が周方向に隣り合
うＳ極永久磁石１３へ至ることになる。
と、図６（ｃ）の如くＮ極永久磁石１３から出た磁束が
周方向に隣り合うＮ極側突極状部１２ａＮへ至り、また
Ｓ極側突極状部１２ａＳから出た磁束が周方向に隣り合
うＳ極永久磁石１３へ至ることになる。
【００３３】したがって、電機子巻線３を構成する軸方
向に沿ってスロット内を通る各コイルでは、Ｎ極側で切
る磁束の方向とＳ極側で切る磁束の方向とが同方向とな
り、同一方向の誘起電圧が生じ、全体として誘起電圧が
増加する。すなわち、直流界磁電流の大きさによって誘
起電圧の調整ができる。
向に沿ってスロット内を通る各コイルでは、Ｎ極側で切
る磁束の方向とＳ極側で切る磁束の方向とが同方向とな
り、同一方向の誘起電圧が生じ、全体として誘起電圧が
増加する。すなわち、直流界磁電流の大きさによって誘
起電圧の調整ができる。
【００３４】上述したようにＨＳＹでは、直流界磁電流
を変化させることにより界磁磁束を連続的に変化させる
ことができる。
を変化させることにより界磁磁束を連続的に変化させる
ことができる。
【００３５】＜ＨＳＹを用いた電気自動車の駆動装置＞
上述したＨＳＹを用いて構成した、本発明の第１の実施
の形態に係る電気自動車の駆動装置を、図６を参照して
説明する。本実施の形態では、ハイブリッド励磁形同期
発電機（ＨＳＹ−Ｇ）１００は、その回転子が、エンジ
ン（ガソリンエンジン等の内燃機関式の原動機）１０１
により回転させられるようになっている。そして界磁巻
線１００ａに流す直流電流の値をチョッパ装置１０２に
より調整することにより、発電電圧を制御することがで
きる。
上述したＨＳＹを用いて構成した、本発明の第１の実施
の形態に係る電気自動車の駆動装置を、図６を参照して
説明する。本実施の形態では、ハイブリッド励磁形同期
発電機（ＨＳＹ−Ｇ）１００は、その回転子が、エンジ
ン（ガソリンエンジン等の内燃機関式の原動機）１０１
により回転させられるようになっている。そして界磁巻
線１００ａに流す直流電流の値をチョッパ装置１０２に
より調整することにより、発電電圧を制御することがで
きる。
【００３６】ＨＳＹ−Ｇ１００により発電された三相交
流電流は、メイン整流器１０３により整流されて直流電
流となり、この直流電流がバッテリ１０４及びインバー
タ装置１０５に供給される。このためバッテリ１０４が
充電される。
流電流は、メイン整流器１０３により整流されて直流電
流となり、この直流電流がバッテリ１０４及びインバー
タ装置１０５に供給される。このためバッテリ１０４が
充電される。
【００３７】ＨＳＹ−Ｇ１００は、更に、界磁電源用整
流器１０６にも三相交流電力を供給するようになってい
る。しかも、界磁電源用整流器１０６へ送る電圧は、Ｈ
ＳＹ−Ｇ１００の電機子巻線の中間タップから出力され
ている。このように界磁電源用整流器１０６へ送る電圧
を、ＨＳＹ−Ｇ１００の電機子巻線の中間タップから出
力するようにしたことが、本発明のポイントとなる技術
である。このような工夫をしているため、界磁電源用整
流器１０６の直流側電圧Ｖdc2 は、メイン整流器１０３
の直流側電圧Ｖdc1 よりも小さくすることができる。ち
なみに、メイン整流器１０３には、ＨＳＹ−Ｇ１００の
出力端子（定格電圧が得られる端子）から電圧が供給さ
れている。
流器１０６にも三相交流電力を供給するようになってい
る。しかも、界磁電源用整流器１０６へ送る電圧は、Ｈ
ＳＹ−Ｇ１００の電機子巻線の中間タップから出力され
ている。このように界磁電源用整流器１０６へ送る電圧
を、ＨＳＹ−Ｇ１００の電機子巻線の中間タップから出
力するようにしたことが、本発明のポイントとなる技術
である。このような工夫をしているため、界磁電源用整
流器１０６の直流側電圧Ｖdc2 は、メイン整流器１０３
の直流側電圧Ｖdc1 よりも小さくすることができる。ち
なみに、メイン整流器１０３には、ＨＳＹ−Ｇ１００の
出力端子（定格電圧が得られる端子）から電圧が供給さ
れている。
【００３８】界磁電源用整流器１０６により得た直流側
電圧Ｖdc2 は、前記チョッパ装置１０２及び、モータ側
のチョッパ装置１０７へ供給される。
電圧Ｖdc2 は、前記チョッパ装置１０２及び、モータ側
のチョッパ装置１０７へ供給される。
【００３９】一方、ハイブリッド励磁形同期モータ（Ｈ
ＳＹ−Ｍ）１０８には、インバータ装置１０５から三相
交流が供給され、ＨＳＹ−Ｍ１０８の回転子が回転す
る。このとき、チョッパ装置１０７により、ＨＳＹ−Ｍ
１０８の界磁巻線１０８ａに流す直流電流の値をチョッ
パ装置１０７により調整することにより、ＨＳＹ−Ｍ１
０８の回転制御をすることができる。
ＳＹ−Ｍ）１０８には、インバータ装置１０５から三相
交流が供給され、ＨＳＹ−Ｍ１０８の回転子が回転す
る。このとき、チョッパ装置１０７により、ＨＳＹ−Ｍ
１０８の界磁巻線１０８ａに流す直流電流の値をチョッ
パ装置１０７により調整することにより、ＨＳＹ−Ｍ１
０８の回転制御をすることができる。
【００４０】また、位置（位相）・速度検出器１０９は
ＨＳＹ−Ｍ１０８の位置（位相）及び回転速度を検出
し、電流検出器１１０はインバータ装置１０５からＨＳ
Ｙ−Ｍ１０８へ送っている電流値を検出する。検出され
た位置（位相）及び回転速度と電流値は、コントローラ
１１１へ送られる。コントローラ１１１は、トルク指令
τで示される出力トルクが得られるように、インバータ
１０５のインバータ動作及びチョッパ装置１０７のチョ
ッパ動作を制御する。
ＨＳＹ−Ｍ１０８の位置（位相）及び回転速度を検出
し、電流検出器１１０はインバータ装置１０５からＨＳ
Ｙ−Ｍ１０８へ送っている電流値を検出する。検出され
た位置（位相）及び回転速度と電流値は、コントローラ
１１１へ送られる。コントローラ１１１は、トルク指令
τで示される出力トルクが得られるように、インバータ
１０５のインバータ動作及びチョッパ装置１０７のチョ
ッパ動作を制御する。
【００４１】前述したように本形態では、ＨＳＹ−Ｇ１
００の電機子巻線の中間タップから出力した電圧を界磁
電源用整流器１０６で整流することにより、チョッパ装
置１０２，１０７へ供給する直流側電圧Ｖdc2 を小さく
することができる。このため、界磁巻線１００ａ，１０
８ａでの電圧降下が小さくても、チョッパ装置１０２，
１０７の半導体素子の電流通流時間を長くすることがで
きる。即ち本形態では、チョッパ装置１０２，１０７の
半導体素子の電流通流時間を最も短くしても、半導体素
子のスイッチング限界を越えることはない。よってＨＳ
Ｙ−Ｇ１００，ＨＳＹ−Ｍ１０８での界磁制御を確実・
容易に行うことができる。
００の電機子巻線の中間タップから出力した電圧を界磁
電源用整流器１０６で整流することにより、チョッパ装
置１０２，１０７へ供給する直流側電圧Ｖdc2 を小さく
することができる。このため、界磁巻線１００ａ，１０
８ａでの電圧降下が小さくても、チョッパ装置１０２，
１０７の半導体素子の電流通流時間を長くすることがで
きる。即ち本形態では、チョッパ装置１０２，１０７の
半導体素子の電流通流時間を最も短くしても、半導体素
子のスイッチング限界を越えることはない。よってＨＳ
Ｙ−Ｇ１００，ＨＳＹ−Ｍ１０８での界磁制御を確実・
容易に行うことができる。
【００４２】また図６に示す実施の形態では、モータ側
のチョッパ装置１０７と発電機側のチョッパ装置１０２
を、同一の１台の界磁電源用整流器１０６により給電す
るようにしたので、回路構成を簡単にすることができ
る。
のチョッパ装置１０７と発電機側のチョッパ装置１０２
を、同一の１台の界磁電源用整流器１０６により給電す
るようにしたので、回路構成を簡単にすることができ
る。
【００４３】なお図６に示す実施の形態では、発電機と
してＨＳＹ−Ｇを用いたが、誘導発電機や巻線界磁形同
期発電機や永久磁石式同期発電機を用いるようにしても
よい。要は、発電機の電機子巻線の中間タップから電圧
を取り出し、この電圧を整流した直流電圧をチョッパ装
置に供給するようにすればよい。
してＨＳＹ−Ｇを用いたが、誘導発電機や巻線界磁形同
期発電機や永久磁石式同期発電機を用いるようにしても
よい。要は、発電機の電機子巻線の中間タップから電圧
を取り出し、この電圧を整流した直流電圧をチョッパ装
置に供給するようにすればよい。
【００４４】図７は、発電機として誘導発電機１２０を
用いた、第２の実施の形態を示す。本形態においても、
誘導発電機１２０の電機子巻線の中間タップから取り出
した電圧を、界磁電源用整流器１０６に供給するように
している。他の部分の構成・動作は図６に示す実施の形
態と同様である。
用いた、第２の実施の形態を示す。本形態においても、
誘導発電機１２０の電機子巻線の中間タップから取り出
した電圧を、界磁電源用整流器１０６に供給するように
している。他の部分の構成・動作は図６に示す実施の形
態と同様である。
【００４５】
【発明の効果】以上、実施の形態と共に具体的に説明し
たように本発明によれば、界磁電源用整流器には交流発
電機の中間タップから取り出した電圧を送るようにした
ので、界磁電源用整流器からチョッパ装置に送る直流電
圧を小さくすることができる。よってチョッパ装置の半
導体素子の電流通流期間を長くしても、ハイブリッド励
磁形同期モータの界磁巻線に流す直流電流値を小さくす
ることができる。つまり前記半導体素子のスイッチング
時間がスイッチング限界に達することなく、界磁巻線に
流す直流電流値を最適に制御することができ、良好な速
度制御ができる。
たように本発明によれば、界磁電源用整流器には交流発
電機の中間タップから取り出した電圧を送るようにした
ので、界磁電源用整流器からチョッパ装置に送る直流電
圧を小さくすることができる。よってチョッパ装置の半
導体素子の電流通流期間を長くしても、ハイブリッド励
磁形同期モータの界磁巻線に流す直流電流値を小さくす
ることができる。つまり前記半導体素子のスイッチング
時間がスイッチング限界に達することなく、界磁巻線に
流す直流電流値を最適に制御することができ、良好な速
度制御ができる。
【００４６】またモータ及び発電機を共に、ハイブリッ
ド励磁形同期機で構成すれば、同一の界磁電源用整流器
により２台のチョッパ装置への給電ができ、即ち界磁電
源系が共用化でき、回路構成が簡単になる。
ド励磁形同期機で構成すれば、同一の界磁電源用整流器
により２台のチョッパ装置への給電ができ、即ち界磁電
源系が共用化でき、回路構成が簡単になる。
【図１】ハイブリッド励磁形同期機を示す構成図。
【図２】ハイブリッド励磁形同期機を示す側面図。
【図３】ハイブリッド励磁形同期機の回転子を示す斜視
図。
図。
【図４】ハイブリッド励磁形同期機の界磁巻線を示す構
成図。
成図。
【図５】ハイブリッド励磁形同期機での磁束状態を示す
説明図。
説明図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る電気自動車の
駆動装置を示す回路図。
駆動装置を示す回路図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電気自動車の
駆動装置を示す回路図。
駆動装置を示す回路図。
【図８】電気自動車の従来の駆動装置を示す回路図。
１００ ハイブリッド励磁形同期発電機（ＨＳＹ−Ｇ） １００ａ 界磁巻線 １０１ エンジン １０２ チョッパ装置 １０３ メイン整流器 １０４ バッテリ １０５ インバータ装置 １０６ 界磁電源用整流器 １０７ チョッパ装置 １０８ ハイブリッド励磁形同期モータ（ＨＳＹ−Ｍ） １０９ 位置・速度検出器 １１０ 電流検出器 １１１ コントローラ １２０ 誘導発電機
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年５月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４４】図７は、発電機として誘導発電機１２０を
用いた、第２の実施の形態を示す。本形態においても、
誘導発電機１２０の電機子巻線の中間タップから取り出
した電圧を、界磁電源用整流器１０６に供給するように
している。他の部分の構成・動作は図６に示す実施の形
態と同様である。なお、図７において、１０３ａは、メ
イン整流器としての機能をも発揮するインバータであ
る。
用いた、第２の実施の形態を示す。本形態においても、
誘導発電機１２０の電機子巻線の中間タップから取り出
した電圧を、界磁電源用整流器１０６に供給するように
している。他の部分の構成・動作は図６に示す実施の形
態と同様である。なお、図７において、１０３ａは、メ
イン整流器としての機能をも発揮するインバータであ
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
Claims (2)
- 【請求項１】 回転子には界磁用の永久磁石を備えると
共に、固定子には電機子巻線及び直流界磁電流が流され
る界磁巻線を備えたハイブリッド励磁形同期モータと、 エンジンにより回転駆動されて交流電力を出力する交流
発電機と、 前記交流発電機により発電された交流電力を直流電力に
変換するメイン整流器と、 メイン整流器による直流電力を受けて充電されるバッテ
リと、 前記メイン整流器及び前記バッテリから直流電力を受け
て、前記ハイブリッド励磁形同期モータに交流電力を供
給するインバータ装置と、 前記ハイブリッド励磁形同期モータに直流界磁電流を流
すチョッパ装置と、 前記発電機の電機子巻線の中間タップから交流電圧を受
けて整流し、整流した直流電圧を前記チョッパ装置に送
る界磁電源用整流器と、で構成したことを特徴とするハ
イブリッド方式駆動装置。 - 【請求項２】 前記発電機は、回転子には界磁用の永久
磁石を備えると共に、固定子には電機子巻線及び直流界
磁電流が流される界磁巻線を備えたハイブリッド励磁形
発電機であり、 前記界磁電源用整流器から直流電圧を受けて、前記ハイ
ブリッド励磁形発電機の界磁巻線に直流界磁電流を流す
第２のチョッパ装置を備えたことを特徴とする請求項１
のハイブリッド方式駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8027493A JPH09219905A (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | ハイブリッド方式駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8027493A JPH09219905A (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | ハイブリッド方式駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219905A true JPH09219905A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12222670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8027493A Withdrawn JPH09219905A (ja) | 1996-02-15 | 1996-02-15 | ハイブリッド方式駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09219905A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11234807A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-08-27 | Lockheed Martin Corp | バッテリの充電状態に応じて効率を変化できる回生制動を用いた電気自動車 |
| JP2001239852A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-04 | Hitachi Ltd | 車両駆動装置 |
| JP2005143157A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用モータ制御装置および車両用モータ制御方法 |
| JP2007295720A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Denso Corp | 車両用モータ装置 |
| WO2021131071A1 (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | 三菱電機株式会社 | ハイブリッド界磁式ダブルギャップ同期機および駆動システム |
-
1996
- 1996-02-15 JP JP8027493A patent/JPH09219905A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11234807A (ja) * | 1997-11-21 | 1999-08-27 | Lockheed Martin Corp | バッテリの充電状態に応じて効率を変化できる回生制動を用いた電気自動車 |
| JP2001239852A (ja) * | 2000-02-28 | 2001-09-04 | Hitachi Ltd | 車両駆動装置 |
| US7374000B2 (en) | 2000-02-28 | 2008-05-20 | Hitachi, Ltd. | Electric generating system for automobiles and its control method |
| JP2005143157A (ja) * | 2003-11-04 | 2005-06-02 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用モータ制御装置および車両用モータ制御方法 |
| JP2007295720A (ja) * | 2006-04-25 | 2007-11-08 | Denso Corp | 車両用モータ装置 |
| WO2021131071A1 (ja) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | 三菱電機株式会社 | ハイブリッド界磁式ダブルギャップ同期機および駆動システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030506 |