JPH11252876A - Reluctance motor, apparatus and method for driving the motor - Google Patents

Reluctance motor, apparatus and method for driving the motor

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JPH11252876A
JPH11252876A JP10045008A JP4500898A JPH11252876A JP H11252876 A JPH11252876 A JP H11252876A JP 10045008 A JP10045008 A JP 10045008A JP 4500898 A JP4500898 A JP 4500898A JP H11252876 A JPH11252876 A JP H11252876A
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magnetic field
reluctance motor
rotating magnetic
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康昭 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To smoothly start a reluctance motor by making good use of an induced current produced in the rotor, when rotating fields are produced. SOLUTION: A rotor 3 having a salient-pole portion 2 is provided with a short-circuiting ring 6 penetrating the rotor, made of a material the conductivity which is higher than that of the material of the rotor 3. Induced currents are passed through the short-circuiting ring 6 due to rotating fields, and induced torque is developed. The torque is utilized in the start-up, and thereby asynchronous operation is performed. When the number of rotations of the rotor 3 reaches a specified value, rotating fields are produced so that a constant phase difference angle to the rotor 3 is maintained, and thus synchronous operation conducted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リラクタンストル
クを用いた同期モータの構造および駆動に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure and drive of a synchronous motor using reluctance torque.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来使用されているモータの種類として
は、直流モータ、誘導モータおよび直流ブラシレスモー
タがほとんどであった。しかし、近年、制御手法および
装置の進歩により、リラクタンストルクを有効に活用す
る技術が改善され、リラクタンストルクのみで動作する
モータおよび従来のマグネットトルク等とリラクタンス
トルクを組み合わせて動作するモータも一般的になりつ
つある。なお、リラクタンストルクは、回転子のd軸励
磁の状態の位置にあるときにおける磁気抵抗とq軸励磁
の状態の位置にあるときにおける磁気抵抗が異なること
によって発生する。
2. Description of the Related Art Most types of motors conventionally used are a DC motor, an induction motor and a DC brushless motor. However, in recent years, due to advances in control methods and devices, techniques for effectively utilizing reluctance torque have been improved.In general, motors that operate only with reluctance torque and motors that operate by combining reluctance torque with conventional magnet torque and the like are generally used. It is becoming. The reluctance torque is generated by a difference between the magnetic resistance when the rotor is in the position of the d-axis excitation and the magnetic resistance when the rotor is in the position of the q-axis excitation.

【0003】リラクタンストルクを用いた同期モータで
あるリラクタンスモータにおいて、リラクタンストルク
を有効に活用するためには、回転子形状を工夫して磁気
突極比を大きくする必要があるが、その一手段としては
特開平5−316702号公報に開示された技術があ
る。この突極部を有するリラクタンスモータでは、回転
子の回転軸の軸芯と直交する断面のd軸励磁時の磁路に
沿って複数条の非磁性部を設けることによって、d軸励
磁時における磁気抵抗とq軸励磁時における磁気抵抗と
の差を大きくして、磁気突極比を大きくしている。
In a reluctance motor which is a synchronous motor using reluctance torque, it is necessary to increase the magnetic salient pole ratio by devising a rotor shape in order to effectively utilize the reluctance torque. Is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-316702. In the reluctance motor having this salient pole portion, by providing a plurality of non-magnetic portions along a magnetic path at the time of d-axis excitation having a cross section orthogonal to the axis of the rotating shaft of the rotor, the magnetic property at the time of d-axis excitation is increased. The difference between the resistance and the magnetic resistance during the q-axis excitation is increased to increase the magnetic salient pole ratio.

【0004】また、リラクタンスモータは、同期状態で
はリラクタンストルクを発生して回転を維持できるが、
起動時には何らかの手段を用いて同期回転数まで持ち上
げてやる必要がある。そのため、誘導モータを併置し
て、起動時に誘導モータによる非同期運転を行って加速
させている。しかしながら、この構造では2種類のモー
タが必要となるので、構造が複雑かつ大型化してしま
う。
The reluctance motor can generate reluctance torque and maintain rotation in a synchronous state.
At startup, it is necessary to use some means to raise the number of rotations to the synchronous speed. For this reason, an induction motor is juxtaposed, and the operation is accelerated by performing asynchronous operation by the induction motor at the time of startup. However, this structure requires two types of motors, so that the structure is complicated and large.

【0005】そこで、誘導モータを用いないでリラクタ
ンスモータを駆動するためには、回転子位置を検知し
て、適当な方向に起磁力を与えるように励磁を行うとよ
い。この場合、モータを起動する際には工夫が必要であ
る。その起動方法としては、特開平5−316777号
公報に開示されている。この起動方法は、固定子の巻線
のいずれかを励磁して、突極部を所望の位置に一旦停止
させた後に、回転子の位置を検出してからこの所望位置
の固定子巻線の回転させたい方向側に隣接する固定子巻
線から順次励磁することにより、回転子を任意の方向に
回転させて、モータを駆動させている。
Therefore, in order to drive a reluctance motor without using an induction motor, it is preferable to detect the rotor position and perform excitation so as to apply a magnetomotive force in an appropriate direction. In this case, a device must be devised when starting the motor. The starting method is disclosed in JP-A-5-316777. This starting method energizes one of the stator windings, temporarily stops the salient pole portion at a desired position, detects the position of the rotor, and then starts the stator winding at the desired position. The motor is driven by rotating the rotor in an arbitrary direction by sequentially exciting the stator windings adjacent to the direction to be rotated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の磁路に
沿って複数条の非磁性部を設けることにより磁気突極比
を大きくした回転子において、非磁性部は単なる空隙で
もよいが、強度の点から非磁性部材を充填した方がよ
い。この非磁性部材を構成する材料として、強度、コス
ト等から現状ではアルミニウムが最も一般的な材料とな
る。しかし、アルミニウムは導電率が高いため、高調波
成分により誘導電流および過電流が流れて、エネルギー
のロスとなってしまう。しかも、起動時に非同期運転を
行う場合にも、誘導電流が流れて、エネルギーのロスと
なってしまう。
In a rotor in which the magnetic salient pole ratio is increased by providing a plurality of non-magnetic portions along the magnetic path of the prior art, the non-magnetic portion may be a simple air gap. In view of the above, it is better to fill the non-magnetic member. At present, aluminum is the most common material for the non-magnetic member because of its strength and cost. However, since aluminum has high conductivity, an induced current and an overcurrent flow due to harmonic components, resulting in energy loss. In addition, even when asynchronous operation is performed at the time of startup, an induced current flows and energy is lost.

【0007】また、リラクタンスモータを起動すると
き、回転子位置を検出してから、適当な方向に起磁力を
与えるように励磁を行わないと、逆方向に回転したりあ
るいは回転しなかったりする。そのため、リラクタンス
トルクを利用するには、高精度な位置検出器が必要とな
る。さらに、起動前に位置検出過程を設ける必要が生じ
る上に、駆動制御も複雑になる。
When the reluctance motor is started, if the rotor position is detected and then excitation is not performed so as to apply a magnetomotive force in an appropriate direction, the motor may or may not rotate in the opposite direction. Therefore, in order to utilize the reluctance torque, a highly accurate position detector is required. Further, it is necessary to provide a position detection step before the start-up, and the drive control becomes complicated.

【0008】本発明は、上記に鑑み、起動時に発生する
誘導電流を有効に利用して誘導トルクを得ることによ
り、スムーズな起動を行えるリラクタンスモータを提供
することを目的とする。また、起動時に回転子位置を検
出しなくても容易な駆動制御で起動できるリラクタンス
モータを提供することを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a reluctance motor capable of performing a smooth start by effectively utilizing an induced current generated at the time of starting to obtain an induced torque. It is another object of the present invention to provide a reluctance motor that can be started with easy drive control without detecting the rotor position at the time of starting.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、突極部を有する回転子に、回転子よりも導電率の
高い短絡リングを設けたものである。あるいは、軸方向
に平行な面に沿って磁性材とこれより導電率の高い非磁
性材とを交互に重ね合わせることにより、回転子に磁気
突極構造を持たせて、回転子の軸方向の両端に、回転子
の端部の全面あるいは周縁の一部だけを覆うように導電
率の高い非磁性の被覆板を設け、非磁性材と被覆板とが
電気的に接続されて短絡リングを構成するものである。
The object of the present invention is to provide a rotor having salient poles provided with a short-circuit ring having higher conductivity than the rotor. Alternatively, a magnetic material and a non-magnetic material having higher conductivity are alternately overlapped along a plane parallel to the axial direction, so that the rotor has a magnetic salient pole structure, and the rotor has a magnetic salient pole structure. At both ends, a non-conductive coating plate with high conductivity is provided so as to cover the entire end of the rotor or only a part of the periphery, and the non-magnetic material and the coating plate are electrically connected to form a short-circuit ring Is what you do.

【0010】これによって、短絡リングには、回転磁界
により誘導電流が流れ、誘導トルクが発生する。このト
ルクを起動時に利用することによって、非同期運転が行
われる。リラクタンストルクを利用する場合には、磁気
突極構造を持つ回転子の位置を検出し、回転子と一定の
相差角を保つように回転磁界を発生させて、同期運転が
行われる。なお、回転子が、軸方向に沿ってねじれが加
えられた形状にされると、トルク脈動が小さくなり、信
頼性の高いリラクタンスモータとなる。
As a result, an induced current flows through the short-circuit ring due to the rotating magnetic field, and an induced torque is generated. By utilizing this torque at the time of starting, asynchronous operation is performed. When utilizing the reluctance torque, the synchronous operation is performed by detecting the position of a rotor having a magnetic salient pole structure and generating a rotating magnetic field so as to maintain a constant phase difference angle with the rotor. When the rotor is formed to have a shape in which the rotor is twisted along the axial direction, torque pulsation is reduced, and a highly reliable reluctance motor is obtained.

【0011】上記のリラクタンスモータを駆動するため
の駆動装置は、固定子に回転磁界を発生させるための駆
動回路と、回転子の回転数および位置を検出する位置検
出器と、位置検出器からの出力信号に基づいて回転磁界
の回転数を変化させるために駆動回路を制御する制御回
路とを備えている。
A driving device for driving the reluctance motor includes a driving circuit for generating a rotating magnetic field in the stator, a position detector for detecting the rotation speed and the position of the rotor, A control circuit for controlling a drive circuit to change the number of rotations of the rotating magnetic field based on the output signal.

【0012】そして、起動時には固定子に回転磁界を発
生させると、短絡リングの誘導電流によって生じる誘導
トルクで回転子が回転を始め、すべりを持つ誘導モータ
として起動される。所定の回転数に達したとき、回転磁
界の回転数を同期運転を行うための回転数に切換えるよ
うに制御を行うことによって、リラクタンスモータとし
て駆動される。
When a rotating magnetic field is generated in the stator at the time of startup, the rotor starts to rotate with an induction torque generated by the induction current of the short-circuit ring, and is started as a slipping induction motor. When a predetermined number of rotations is reached, the revolving motor is driven as a reluctance motor by performing control to switch the number of rotations of the rotating magnetic field to the number of rotations for performing synchronous operation.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明のリラクタンスモータの構
造を説明する。まず、第1実施形態のリラクタンスモー
タは、図1に示すように、回転磁界を発生させる筒状の
固定子1と、固定子1内に挿入され突極部2を有する回
転子3とを備え、2極の磁気突極構造を持っている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a reluctance motor according to the present invention will be described. First, as shown in FIG. 1, the reluctance motor of the first embodiment includes a cylindrical stator 1 for generating a rotating magnetic field, and a rotor 3 having a salient pole portion 2 inserted into the stator 1. It has a two-pole magnetic salient pole structure.

【0014】固定子1には、図示しないが複数極の巻線
が設けられている。回転子3は、ケイ素鋼板等の磁性材
料からなり、円柱の両側面を切り落とした形状とされ、
中心を回転軸4が貫通している。そして、円弧面の部分
が突極部2とされ、突極部2と固定子1との空隙は側面
の平坦な部分と固定子1との空隙よりも狭い。また、回
転子3の一端には、光学式ロータリエンコーダ等の位置
検出器5が配置され、回転子3の回転角度から回転数お
よび位置を検出する。これらにより、シンクロナス・リ
ラクタンスモータが構成される。
Although not shown, the stator 1 is provided with a winding having a plurality of poles. The rotor 3 is made of a magnetic material such as a silicon steel plate, and has a shape obtained by cutting off both side surfaces of a cylinder.
The rotation shaft 4 passes through the center. The portion of the arc surface is the salient pole portion 2, and the gap between the salient pole portion 2 and the stator 1 is smaller than the gap between the flat portion of the side surface and the stator 1. A position detector 5 such as an optical rotary encoder is disposed at one end of the rotor 3 and detects the number of rotations and the position from the rotation angle of the rotor 3. These constitute a synchronous reluctance motor.

【0015】そして、回転子3には、非磁性の一対の短
絡リング6が埋め込まれ、突極部2を軸方向に貫通し
て、両端が回転子3の外側に突出している。短絡リング
6には、回転磁界により誘導電流が流れるように回転子
3よりも導電率の高い材料、例えば銅線、アルミニウム
線のコイルが用いられる。
A pair of nonmagnetic short-circuit rings 6 are embedded in the rotor 3, penetrate the salient pole portion 2 in the axial direction, and both ends protrude outside the rotor 3. For the short-circuit ring 6, a coil having a higher conductivity than the rotor 3, such as a copper wire or an aluminum wire, is used so that an induced current flows by a rotating magnetic field.

【0016】このように、リラクタンスモータの回転子
3が磁気突極を持つ構造にすることにより、下記のよう
なリラクタンストルクTを得ることができる。
As described above, when the rotor 3 of the reluctance motor has a structure having magnetic salient poles, the following reluctance torque T can be obtained.

【0017】 T=n/2・(Ld−Lq)Id・Iq (1) Id=Isinθ (2) Iq=Icosθ (3) n;極数 Ld,Lq;d,q軸インダクタンス Id,Iq;d,q軸電流 θ;d軸に対するIの電流位相角 (1),(2),(3)式から、Iの電流位相角は回転
子d軸と一定に保たなければならない。これは、回転磁
界と回転子d軸が、一定の相差角で同期する必要がある
ことを表わしている。
T = n / 2 · (Ld−Lq) Id · Iq (1) Id = Isin θ (2) Iq = Icos θ (3) n; number of poles Ld, Lq; d, q-axis inductance Id, Iq; d , Q-axis current θ; current phase angle of I with respect to d-axis From equations (1), (2), and (3), the current phase angle of I must be kept constant with the rotor d-axis. This means that the rotating magnetic field and the rotor d-axis need to be synchronized at a constant phase difference angle.

【0018】また、回転子3に短絡リング6が設けられ
ているとき、固定子1の巻線に適当な励磁を行ない回転
磁界を発生させると、導電率の高い短絡リング6にはフ
レミングの右手則より下記のような起電力eが誘導され
る。
Further, when the rotor 3 is provided with the short-circuit ring 6, if the rotating magnetic field is generated by applying an appropriate excitation to the winding of the stator 1, the short-circuit ring 6 having a high electric conductivity is attached to the right hand of Fleming. According to the law, the following electromotive force e is induced.

【0019】 e=v・B・l (4) v=r・ω (5) B;磁束密度 l;短絡リングの軸方向の長さ r;軸中心から短絡リングまでの距離 ω;短絡リングからみた回転磁界の角速度 この誘導起電力eにより、短絡リング6に誘導電流Im
が流れるとき、フレミングの左手則より下記に示す電磁
力fが生じる。
E = v · B · l (4) v = r · ω (5) B; magnetic flux density l; axial length of the short-circuit ring r; distance from the axis center to the short-circuit ring ω; The angular velocity of the rotating magnetic field as seen by this induced electromotive force e, the induced current Im
Flows, the following electromagnetic force f is generated from Fleming's left hand rule.

【0020】f=Im・B・l (6) (4),(5),(6)式より、回転子3の短絡リング
6は回転磁界に対してある相対速度を持つ必要があるこ
とから、(6)式の電磁力fによりリラクタンスモータ
を運転する場合には、非同期運転となる。
F = Im · B · l (6) From the equations (4), (5) and (6), since the short-circuit ring 6 of the rotor 3 needs to have a certain relative speed to the rotating magnetic field. When the reluctance motor is operated by the electromagnetic force f of the formula (6), the operation is asynchronous.

【0021】以上のことから、回転子3に短絡リング6
と磁気突極構造を与えておけば、回転子3の位置を検出
しなくても固定子1によって回転磁界を発生させたと
き、短絡リング6に誘導電流が流れて、時計回りあるい
は反時計回りのいずれか任意に選択された方向の誘導ト
ルクが発生する。すなわち、起動時には誘導トルクを利
用した誘導モータとして駆動される。また、回転子3の
位置を検出して一定の相差角を保って回転磁界を発生さ
せたときには、同期運転が行われ、リラクタンストルク
を利用したリラクタンスモータとして駆動される。
As described above, the short-circuit ring 6
If a rotating magnetic field is generated by the stator 1 without detecting the position of the rotor 3, an induced current flows through the short-circuit ring 6 and the clockwise or counterclockwise rotation , An induced torque in any direction selected. That is, at the time of startup, it is driven as an induction motor using induction torque. Further, when the position of the rotor 3 is detected and a rotating magnetic field is generated while maintaining a constant phase difference angle, synchronous operation is performed and the motor is driven as a reluctance motor utilizing reluctance torque.

【0022】なお、側面を切り落とした円柱形状の回転
子3の場合について説明したが、空隙または透磁率の異
なる材料によるバリアを用いて磁気的な突極構造を得て
いる回転子3についても適用できる。
Although the description has been given of the case of the rotor 3 having a cylindrical shape with the side surfaces cut off, the present invention is also applicable to the rotor 3 having a magnetic salient pole structure using a gap or a barrier made of a material having a different magnetic permeability. it can.

【0023】第2実施形態のリラクタンスモータの構造
を図2に示す。この回転子3は、軸方向に平行な面に沿
ってケイ素鋼板等の磁性材7とこれより導電率の高いア
ルミニウム、銅等の非磁性材8とを平行に交互に重ね合
わせて、円柱状に形成される。なお、重ね合わせ方とし
て、非磁性材8が最外層になるように重ね合わせる。こ
のように、両材7,8を重ね合わせることにより軸方向
に平行な方向の磁気突極比を大きくでき、磁気突極構造
を有することになる。
FIG. 2 shows the structure of the reluctance motor according to the second embodiment. The rotor 3 has a cylindrical shape in which a magnetic material 7 such as a silicon steel plate and a nonmagnetic material 8 such as aluminum and copper having higher conductivity are alternately superposed in parallel along a plane parallel to the axial direction. Formed. In addition, as a method of superposing, the nonmagnetic material 8 is superposed so as to be the outermost layer. Thus, by superposing the two members 7 and 8 on each other, the magnetic salient pole ratio in the direction parallel to the axial direction can be increased, and a magnetic salient pole structure is obtained.

【0024】そして、回転子3の軸方向の両端は、導電
率の高いアルミニウム、銅等の非磁性の被覆板9によっ
て覆われている。被覆板9は回転子3と同径の円盤状と
され、回転軸4が貫通している。これにより、導電性の
よい非磁性材8と被覆板9とは電気的に接続され、回転
磁界により誘導電流が流れる経路である短絡リング10
を構成する。このとき、非磁性の被覆板9で覆う限り、
回転子3の磁気突極性は損なわれない。
Both ends of the rotor 3 in the axial direction are covered with a non-magnetic covering plate 9 of high conductivity such as aluminum or copper. The cover plate 9 has a disk shape having the same diameter as the rotor 3, and the rotation shaft 4 penetrates. As a result, the non-magnetic material 8 having good conductivity and the cover plate 9 are electrically connected, and the short-circuit ring
Is configured. At this time, as long as it is covered with the non-magnetic covering plate 9,
The magnetic saliency of the rotor 3 is not impaired.

【0025】したがって、このような構造にすることに
より、上記短絡リング6を設けた構造と同様に、回転子
3の位置を検出しなくても固定子1によって回転磁界を
発生させたとき、非磁性材8から両側の被覆板9を通じ
て誘導電流が流れて、誘導トルクが発生し、起動時には
誘導モータとして駆動できる。また、磁気突極構造も有
しているので、回転子3の位置を検出して一定の相差角
を保って回転磁界を発生させたときには、同期運転が行
われ、リラクタンスモータとして駆動される。しかも、
回転子3の断面形状を円形にしているので、回転すると
きには空気抵抗が少なく、エネルギーロスも少なくな
り、騒音を軽減できる。
Therefore, by adopting such a structure, when the rotating magnetic field is generated by the stator 1 without detecting the position of the rotor 3 as in the structure in which the short-circuit ring 6 is provided, the non- An induction current flows from the magnetic material 8 through the coating plates 9 on both sides to generate an induction torque, and the motor can be driven as an induction motor at startup. Further, since it has a magnetic salient pole structure, when the position of the rotor 3 is detected and a rotating magnetic field is generated while maintaining a constant phase difference angle, synchronous operation is performed and the motor is driven as a reluctance motor. Moreover,
Since the cross-sectional shape of the rotor 3 is circular, air resistance is reduced when rotating, energy loss is reduced, and noise can be reduced.

【0026】ここで、非磁性材8の軸近傍部分を流れる
誘導電流はトルクにほとんど関与しないため、この部分
に対応する被覆板9を削除してもよい。すなわち、図3
に示すように、被覆板11を円環状に形成する。そし
て、回転子3の両端の周縁を切り欠いて段差12を付け
ておき、ここに被覆板11を嵌め込んで固定する。な
お、被覆板11の形状は、回転子3の形状に合わせた環
状となる。
Here, the induced current flowing in the vicinity of the axis of the non-magnetic material 8 hardly contributes to the torque. Therefore, the covering plate 9 corresponding to this portion may be omitted. That is, FIG.
The cover plate 11 is formed in an annular shape as shown in FIG. Then, the periphery of both ends of the rotor 3 is cut out to form a step 12, and the cover plate 11 is fitted and fixed therein. Note that the shape of the cover plate 11 is an annular shape that matches the shape of the rotor 3.

【0027】被覆板11をこのような形状にしても、非
磁性材8とは電気的に接続されるので、誘導トルクを有
効に取り出すことができる。しかも、被覆板11に使用
する材料を必要最小限に済ませることができるととも
に、円盤状の被覆板9を回転子3の両端に取り付ける場
合、軸方向の長さは2枚の被覆板9の厚さ分の増加があ
るが、この場合には、軸方向の長さは変わらず、小型
化、軽量化に寄与できる。
Even when the cover plate 11 is formed in such a shape, the cover plate 11 is electrically connected to the non-magnetic material 8, so that the induced torque can be effectively taken out. Moreover, the material used for the covering plate 11 can be minimized, and when the disc-shaped covering plate 9 is attached to both ends of the rotor 3, the axial length is equal to the thickness of the two covering plates 9. Although there is a slight increase, in this case, the length in the axial direction does not change, which can contribute to miniaturization and weight reduction.

【0028】また、第3実施形態のリラクタンスモータ
の構造を図4に示す。この回転子3は、第1実施形態で
示した回転子3に対して軸方向に沿ってねじれ(スキュ
ー)を加えた構造になっている。
FIG. 4 shows the structure of the reluctance motor according to the third embodiment. The rotor 3 has a structure in which the rotor 3 shown in the first embodiment is twisted (skewed) along the axial direction.

【0029】すなわち、ケイ素綱板等の複数枚の磁性材
13を軸方向に積み重ねる。このとき、数枚の磁性材1
3を1組として、回転軸4は揃えたまま各組毎にギャッ
プ面をずらして固定する。そして、それに沿って短絡リ
ング6を挿入すると、スキューを持った回転子3とな
る。このような構造にすることにより、トルク脈動を小
さくすることができる。
That is, a plurality of magnetic materials 13 such as silicon steel plates are stacked in the axial direction. At this time, several magnetic materials 1
3 as one set, the gap surfaces are shifted and fixed for each set while the rotating shafts 4 are aligned. When the short-circuit ring 6 is inserted along the short-circuit ring 6, the rotor 3 has a skew. With such a structure, torque pulsation can be reduced.

【0030】さらに、図5に示すように、第2,第3実
施形態の各リラクタンスモータに対してもスキューを加
えてもよい。この場合、回転子3は円柱状であるので、
円周方向にずれた形状となる。
Further, as shown in FIG. 5, skew may be added to each of the reluctance motors of the second and third embodiments. In this case, since the rotor 3 is cylindrical,
The shape is shifted in the circumferential direction.

【0031】次に、各実施形態のリラクタンスモータを
駆動するための駆動装置について説明する。駆動装置
は、図6に示すように、固定子1に回転磁界を発生させ
るための駆動回路20と、回転子3の回転数および位置
を検出する位置検出器5と、位置検出器5からの出力信
号に基づいて回転磁界の回転数を変化させるために駆動
回路20を制御する制御回路21とを備えている。
Next, a driving device for driving the reluctance motor of each embodiment will be described. As shown in FIG. 6, the driving device includes a driving circuit 20 for generating a rotating magnetic field in the stator 1, a position detector 5 for detecting a rotation speed and a position of the rotor 3, And a control circuit for controlling the drive circuit to change the number of rotations of the rotating magnetic field based on the output signal.

【0032】駆動回路20は、ダイオードブリッジ2
2、平滑コンデンサ23およびインバータ部24から構
成され、インバータ部24は、IGBT等のパワートラ
ンジスタのスイッチング素子25a〜25fと、リカバ
リーダイオード26a〜26fとからなる。制御回路2
1は、マイクロコンピュータ、メモリを有する主制御部
27と、PWM発生回路等からなるインバータ駆動部2
8とから構成される。
The drive circuit 20 includes a diode bridge 2
2. The inverter unit 24 includes a smoothing capacitor 23 and an inverter unit 24. The inverter unit 24 includes switching elements 25a to 25f of power transistors such as IGBTs and recovery diodes 26a to 26f. Control circuit 2
1 is a main control unit 27 having a microcomputer and a memory, and an inverter drive unit 2 including a PWM generation circuit and the like.
And 8.

【0033】そして、制御回路21は、起動時に固定子
1に回転磁界を発生させ、誘導電流によって生じる誘導
トルクで回転子3が回転を始めて所定の回転数に達した
とき、回転磁界の回転数を同期運転を行うための回転数
に切換える機能を有している。
The control circuit 21 generates a rotating magnetic field on the stator 1 at the time of start-up, and when the rotor 3 starts rotating by an induced torque generated by the induced current and reaches a predetermined rotational speed, the rotational speed of the rotating magnetic field is increased. Is switched to the number of revolutions for performing the synchronous operation.

【0034】上記構成において、電源29からの交流
は、ダイオードブリッジ22で全波整流され、平滑コン
デンサ23で平滑化された後、インバータ部24に入力
される。リラクタンスモータMが接続されたインバータ
部24にてバイポーラ駆動を行なう。
In the above configuration, the alternating current from the power supply 29 is full-wave rectified by the diode bridge 22, smoothed by the smoothing capacitor 23, and then input to the inverter 24. Bipolar driving is performed by the inverter 24 to which the reluctance motor M is connected.

【0035】まず、3相交流が流れるように主制御部2
7においてPWMスイッチングパターンを決定し、イン
バータ駆動部28によってそれぞれのスイッチング素子
25a〜25fを駆動する。このように、固定子1の巻
線を順に励磁して回転磁界を発生させることにより、回
転子3の短絡リング6,10に誘導電流が流れて、誘導
トルクが発生し、モータMは誘導モータとして駆動され
る。そのため、スムーズに確実な起動を行える。
First, the main controller 2 is controlled so that three-phase alternating current flows.
At 7, the PWM switching pattern is determined, and the inverter driving unit 28 drives the respective switching elements 25a to 25f. As described above, by sequentially exciting the windings of the stator 1 to generate a rotating magnetic field, an induced current flows through the short-circuit rings 6 and 10 of the rotor 3 and an induced torque is generated. Driven as Therefore, a smooth and reliable start can be performed.

【0036】また、回転開始のとき誘導モータとして駆
動されるため、回転方向を常にどちらか一方に容易に制
御でき、負荷に対して悪影響を与えることなく、回転開
始時の騒音の発生を防止することができる。
Further, since the motor is driven as an induction motor at the start of rotation, the rotation direction can be easily controlled to one of them at all times, and the generation of noise at the start of rotation can be prevented without adversely affecting the load. be able to.

【0037】この駆動中に、位置検出器5によって1度
刻みの回転子3の位置を検出しておく。そして、同期運
転が可能となる所定の回転数、例えば300rpmに達
した時点で、回転子3のd軸と一定の相差角をもつ回転
磁界を発生するように、磁束ベクトル制御方式により主
制御部27でスイッチングパターンを決める。これを決
定するためには、マイクロコンピュータ内に角度ごとに
対応するデータテーブルを持たせておき、このデータテ
ーブルから設定された回転数になるスイッチングパター
ンを選択する。これにより、制御を高速にかつ簡略化で
きる。
During this driving, the position of the rotor 3 is detected by the position detector 5 at intervals of one degree. The main control unit is controlled by a magnetic flux vector control method so as to generate a rotating magnetic field having a constant phase difference angle with respect to the d-axis of the rotor 3 when a predetermined rotation speed at which synchronous operation is possible, for example, 300 rpm is reached. At 27, a switching pattern is determined. In order to determine this, a data table corresponding to each angle is provided in the microcomputer, and a switching pattern corresponding to the set number of revolutions is selected from this data table. Thereby, the control can be performed at high speed and simplified.

【0038】決められたスイッチングパターンに基づい
てインバータ駆動部28がスイッチング素子25a〜2
5fを駆動することにより、モータMはスムーズに同期
運転に切り換わって、リラクタンスモータとして駆動さ
れる。
Based on the determined switching pattern, the inverter driving section 28 switches the switching elements 25a to 25a-2.
By driving 5f, the motor M is smoothly switched to synchronous operation, and is driven as a reluctance motor.

【0039】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、図7,8に示すように、リラクタンスモータの回転
子3が4極の磁気突極構造であっても、短絡リング6を
設けたり、あるいは磁性材7と非磁性材8を交互に組み
合わせた構造にして短絡リング10を構成することによ
り、起動性をよくすることができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that many modifications and changes can be made to the above-described embodiment within the scope of the present invention. For example, as shown in FIGS. 7 and 8, even when the rotor 3 of the reluctance motor has a four-pole magnetic salient pole structure, the short-circuit ring 6 is provided or the magnetic material 7 and the non-magnetic material 8 are alternately combined. By configuring the short-circuit ring 10 with a different structure, the startability can be improved.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、磁気的な突極構造を持つ回転子に、回転磁界に
より誘導電流が流れるように回転子よりも導電率の高い
短絡リングを有せしめることにより、回転磁界を発生さ
せたとき誘導トルクが得られる。これによって、非同期
運転時に流れていた誘導電流を利用することが可能とな
り、エネルギーロスを防ぐことができ、効率の向上を図
れる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a short-circuit ring having higher conductivity than the rotor is provided to the rotor having the magnetic salient pole structure so that an induced current flows by the rotating magnetic field. With this, an induction torque can be obtained when a rotating magnetic field is generated. This makes it possible to use the induced current flowing during the asynchronous operation, prevent energy loss, and improve efficiency.

【0041】したがって、同期運転ができない低速回転
のときにこの誘導トルクを利用して、リラクタンスモー
タを確実に起動させることができる。すなわち、起動時
には誘導モータとして駆動され、回転子と一定の相差角
を保つように回転磁界を発生させたときにはリラクタン
ストルクを利用したリラクタンスモータとして駆動する
ことが可能になる。
Therefore, the reluctance motor can be reliably started by utilizing this induced torque during low-speed rotation at which synchronous operation is not possible. That is, the motor is driven as an induction motor at the time of startup, and can be driven as a reluctance motor utilizing reluctance torque when a rotating magnetic field is generated so as to maintain a constant phase difference angle with the rotor.

【0042】なお、回転子を軸方向に沿ってねじれが加
えられた形状にしておくことにより、トルク脈動を小さ
くすることができ、出力の安定した信頼性の高いモータ
が得られる。
By forming the rotor in a shape in which the rotor is twisted along the axial direction, torque pulsation can be reduced, and a highly reliable motor with stable output can be obtained.

【0043】そのため、それぞれの特性の有利な部分を
使い分けて、起動時は、誘導トルクを利用した非同期運
転を行ない、所定の回転数に到達した時点でリラクタン
ストルクを利用した同期運転を行なう駆動方法とするこ
とにより、容易に起動ができる。また、誘導モータとし
て駆動できることにより、起動時の回転方向を任意に設
定することができ、起動前に回転子の位置を検出する必
要がなくなり、駆動制御を簡単にすることができる。
[0043] Therefore, a driving method in which the advantageous portions of the respective characteristics are selectively used to perform the asynchronous operation using the induction torque at the time of starting, and to perform the synchronous operation using the reluctance torque at the time when the predetermined rotational speed is reached. By doing so, activation can be easily performed. In addition, since the motor can be driven as an induction motor, the rotation direction at the time of starting can be set arbitrarily, and it is not necessary to detect the position of the rotor before the starting, so that driving control can be simplified.

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

【図1】本発明の第1実施形態のリラクタンスモータの
一部破断斜視図
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a reluctance motor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第2実施形態のリラクタンスモータの回転子を
示し、(a)は斜視図、(b)は断面図
FIGS. 2A and 2B show a rotor of a reluctance motor according to a second embodiment, wherein FIG. 2A is a perspective view and FIG.

【図3】第2実施形態の変形例のリラクタンスモータの
回転子の分解斜視図
FIG. 3 is an exploded perspective view of a rotor of a reluctance motor according to a modification of the second embodiment.

【図4】第3実施形態のリラクタンスモータの回転子を
示し、(a)は斜視図、(b)は正面図
4A and 4B show a rotor of a reluctance motor according to a third embodiment, wherein FIG. 4A is a perspective view and FIG.

【図5】他の実施形態のリラクタンスモータの回転子の
正面図
FIG. 5 is a front view of a rotor of a reluctance motor according to another embodiment.

【図6】リラクタンスモータの駆動装置の回路図FIG. 6 is a circuit diagram of a drive device for a reluctance motor.

【図7】第1実施形態の回転子の他の形状を示し、
(a)は正面図、(b)は断面図
FIG. 7 shows another shape of the rotor of the first embodiment,
(A) is a front view, (b) is a cross-sectional view.

【図8】第2実施形態の回転子の他の形状を示し、
(a)は正面図、(b)は断面図
FIG. 8 shows another shape of the rotor of the second embodiment,
(A) is a front view, (b) is a cross-sectional view.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固定子 2 突極部 3 回転子 4 回転軸 5 位置検出器 6 短絡リング 7 磁性材 8 非磁性材 9 被覆板 10 短絡リング 11 環状被覆板 20 駆動回路 21 制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 2 Salient pole part 3 Rotor 4 Rotating shaft 5 Position detector 6 Short-circuit ring 7 Magnetic material 8 Non-magnetic material 9 Coating plate 10 Short-circuit ring 11 Ring-shaped coating plate 20 Drive circuit 21 Control circuit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回転磁界を発生させる筒状の固定子と、
該固定子に挿入され突極部を有する回転子とを備え、該
回転子に、回転磁界により誘導電流が流れるように前記
回転子よりも導電率の高い短絡リングが設けられたこと
を特徴とするリラクタンスモータ。
A cylindrical stator for generating a rotating magnetic field;
A rotor having salient pole portions inserted into the stator, wherein the rotor is provided with a short-circuit ring having a higher conductivity than the rotor so that an induced current flows by a rotating magnetic field. Reluctance motor.
【請求項2】 短絡リングは、突極部を貫通するように
回転子に埋め込まれたコイルからなることを特徴とする
請求項1記載のリラクタンスモータ。
2. The reluctance motor according to claim 1, wherein the short-circuit ring comprises a coil embedded in the rotor so as to penetrate the salient pole.
【請求項3】 回転磁界を発生させる筒状の固定子と、
該固定子に挿入され突極部を有する回転子とを備え、該
回転子は、軸方向に平行な面に沿って磁性材とこれより
導電率の高い非磁性材とを交互に重ね合わせてなり、前
記回転子の軸方向の両端に、導電率の高い非磁性の被覆
板が設けられ、前記非磁性材と被覆板とが、電気的に接
続されて回転磁界により誘導電流が流れる短絡リングを
構成することを特徴とするリラクタンスモータ。
3. A cylindrical stator for generating a rotating magnetic field,
A rotor having salient pole portions inserted into the stator, wherein the rotor alternately overlaps a magnetic material and a non-magnetic material having a higher conductivity along a plane parallel to the axial direction. A non-magnetic covering plate having high conductivity is provided at both ends in the axial direction of the rotor, and the non-magnetic material and the covering plate are electrically connected to each other, and a short-circuit ring through which an induced current flows by a rotating magnetic field. The reluctance motor characterized by comprising.
【請求項4】 被覆板は、環状とされ、回転子の端部周
縁に嵌め込まれていることを特徴とする請求項3記載の
リラクタンスモータ。
4. The reluctance motor according to claim 3, wherein the covering plate is formed in an annular shape and fitted around the end of the rotor.
【請求項5】 回転子は、軸方向に沿ってねじれが加え
られた形状にされたことを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかに記載のリラクタンスモータ。
5. The rotor according to claim 1, wherein the rotor has a shape twisted along the axial direction.
The reluctance motor according to any one of the above.
【請求項6】 回転磁界を発生させる筒状の固定子と、
該固定子に挿入され突極部を有する回転子とを備え、該
回転子に、回転磁界により誘導電流が流れるように短絡
リングが形成されたリラクタンスモータにおいて、前記
固定子に回転磁界を発生させるための駆動回路と、前記
回転子の回転数および位置を検出する位置検出器と、該
位置検出器からの出力信号に基づいて回転磁界の回転数
を変化させるために前記駆動回路を制御する制御回路と
を備え、該制御回路は、起動後に誘導電流によって生じ
る誘導トルクで前記回転子が回転を始め、所定の回転数
に達したとき、回転磁界の回転数を同期運転を行うため
の回転数に切換えることを特徴とするリラクタンスモー
タの駆動装置。
6. A cylindrical stator for generating a rotating magnetic field,
A rotor having a salient pole portion inserted into the stator, wherein the rotor generates a rotating magnetic field in a reluctance motor in which a short-circuit ring is formed so that an induced current flows by the rotating magnetic field. Circuit for detecting the number of rotations and the position of the rotor, and control for controlling the drive circuit to change the number of rotations of the rotating magnetic field based on an output signal from the position detector And a control circuit for controlling the rotational speed of the rotating magnetic field to perform a synchronous operation when the rotor starts rotating with an induced torque generated by the induced current after the start and reaches a predetermined rotational speed. A reluctance motor drive device characterized by switching to (1).
【請求項7】 回転磁界を発生させる筒状の固定子と、
該固定子に挿入され突極部を有する回転子とを備え、該
回転子に、回転磁界により誘導電流が流れるように短絡
リングが形成されたリラクタンスモータに対して、起動
時には、前記短絡リングに流れる誘導電流によって生じ
る誘導トルクを利用した非同期運転を行い、所定の回転
数に到達した時点でリラクタンストルクを利用した同期
運転を行うことを特徴とするリラクタンスモータの駆動
方法。
7. A cylindrical stator for generating a rotating magnetic field,
A rotor having a salient pole portion inserted into the stator, a reluctance motor in which a short-circuit ring is formed so that an induction current flows by a rotating magnetic field in the rotor. A method for driving a reluctance motor, comprising: performing asynchronous operation using induction torque generated by a flowing induction current; and performing synchronous operation using reluctance torque when a predetermined number of revolutions is reached.
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