KR20100137589A - 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템 - Google Patents

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Abstract

네오지움 자석을 사용하는 일 없이, 모터의 소형화, 경량화 및 고효율화와 회생 제동시의 에너지 회수 효율의 향상을 도모한 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템을 제공한다.
정전류 플립플롭 회로(2)는, 모터 내 회전자의 각도 위치에 따라 2개의 전류로를 교대로 도통시켜, 전기각 180° 폭의 구형파 전류를 모터(3) 내의 2개의 코일에 교대로 흘려, 모터(3)의 구동시와 제동시에 2개의 전류로를 교대로 도통시키는 타이밍을 회전자의 전기각 180°에 대응하는 각도의 회전의 시간만큼 늦춘다. 직류 정전류 전원 장치(1)는, 모터 구동시에는 직류 전원을 방전시키고, 모터 제동시에는 직류 전원의 부단자로부터의 전류를 입력하고, 직류 전류를 정전류 플립플롭 회로(2)에 출력함과 아울러, 모터(3)로부터 정전류 플립플롭 회로(2)를 통해 회생되는 직류 전류를 직류 전원의 정단자에 출력하여 충전시키도록 하였다.

Description

회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템{REGENERATIVE SWITCHED RELUCTANCE MOTOR DRIVING SYSTEM}
본 발명은 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터를 이용하여 전기 자동차 등의 구동을 행하는 회생형 스위치드 릴럭턴스(switched reluctance) 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor) 구동 시스템에 관한 것이다.
현재, 실용되거나 혹은 제안되어 있는 직류 전원을 이용한 대표적인 모터 구동 시스템에는, (1) PWM 인버터(inverter) 및 3상 동기 전동기에 의해 구성되는 것, (2) 정전류 전원, 정전류 다상 인버터 및 정전류 다상 모터에 의해 구성되는 것, (3) PWM 인버터 및 3상 유도 전압기에 의해 구성되는 것, (4) 스위치드 릴럭턴스 모터(예를 들면 특허 문헌 1)에 의해 구성되는 것이 존재한다.
(1)의 모터 구동 시스템은, 이전부터 존재하는 것이지만, 모터에 강력한 네오지움 자석을 채용하는 것으로, 최근 몇 년에 급속히 발전했다. (2)의 모터 구동 시스템은, 본 발명과 동일한 발명자에 의해 발명된 것으로, 전자석에 대신하여 네오지움 자석을 사용하는 경우에는, (1)의 모터 구동 시스템보다도 모터의 소형화, 경량화, 고효율화를 실현할 수가 있다. 또한, (2)의 모터 구동 시스템은, 회생 제동을 정지시까지 행하는 것을 가능하게 하여 에너지 회수 효율을 향상시킬 수가 있다.
(3)의 모터 구동 시스템은, 이전부터 존재하는 것이고, 일본에 있어서 세계에 선행하여 실용화가 진행되었다. (3)의 모터 구동 시스템은, 모터 내의 회전자의 각도 위치 검출이 불필요하기 때문에 구조의 간소화와 제어성의 양호함이 평가되어 오늘에 있어서 전철, 엘리베이터 등에 널리 채용되고 있다. 그러나, (3)의 모터 구동 시스템에 있어서, 3상 유도 전압기에 공급되는 3상 전력은 완전한 정현파로 할 필요가 있다. 한편, PWM 인버터가 출력 하는 의사 정현파는 고조파 성분이 많고, 이것이 반항 토크(torque)의 요인으로 된다. 이 때문에, 3상 유도 전압기의 효율은 큰 폭으로 저하해 버린다. 또, 회생 제동은 이론상은 가능하지만, 별도로 회생용의 인버터를 구비할 필요가 있어 구조가 복잡하게 된다.
(4)의 모터 구동 시스템은, 이전부터 제안되고 많은 연구자에 의해 연구되어 왔다. 그렇지만, 상술한 (3)의 모터 구동 시스템보다 유리한 근거는 없고, 특히 전기 제동의 구체적인 수법이 존재하지 않기 때문에 현시점에서는 실용성이 부족하다.
일본국 특허공개 2008-125195호 공보
상술한 (1) 및 (2)의 모터 구동 시스템은, 모터에 네오지움 자석을 이용하는 것이 적절하지만, 대량의 네오지움 자석을 사용하는 것은 공급면에서의 불안 요소가 있다. 이 때문에, 본 발명의 발명자는, 스위치드 릴럭턴스 모터의 채용을 전제로 하여 네오지움 자석을 사용하는 일 없이 스위치드 릴럭턴스 모터의 소형화, 경량화 및 고효율화와 회생 제동시의 에너지 회수 효율의 향상을 도모한 모터 구동 시스템의 개발이 필요하다고 생각했다. 특히, 스위치드 릴럭턴스 모터의 고효율화, 및 회생 제동시의 에너지 회수 효율의 향상은 이산화탄소의 배출의 저감을 위해서는 중요하다.
그래서, 본 발명은, 네오지움 자석을 사용하는 일 없이 스위치드 릴럭턴스 모터의 소형화, 경량화 및 고효율화와 회생 제동시의 에너지 회수 효율의 향상을 도모한 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명과 관련되는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템은, 직류 전원과, 이 직류 전원에 접속되는 전압 제어 수단으로 이루어지는 전원 장치와, 입력 단자 및 출력 단자가 상기 전원 장치에 접속되고, 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 플립플롭 회로와, 회전축을 가지는 원통 구조체의 외주에 등간격으로 2n(n은 정수)개의 볼록부를 설치한 철제의 회전자와, 상기 회전자의 외주에 상기 볼록부와 공극을 통해 4n개의 자극을 환상으로 등간격으로 배치하여 이루어지는 철제의 고정자와, 상기 자극에 1개씩 걸러 감겨지는 제1의 코일, 및 상기 제1의 코일이 감겨져 있지 않은 상기 자극에 감겨지는 제2의 코일로 이루어지고, 상기 제1의 코일이 상기 제1의 전류로에 접속되고, 상기 제2의 코일이 상기 제2의 전류로에 접속되는 2상 구성의 모터를 가지고, 상기 전압 제어 수단이, 상기 직류 전원으로부터의 전류를 입력하고, 상기 플립플롭 회로에의 출력 전류가 부하 기전력의 정부(正負) 및 대소에 관련되지 않고, 그 방향이 일정하고 그 크기가 지령된 값의 직류 전류가 되도록 출력 전압을 제어하고, 상기 플립플롭 회로가, 상기 직류 전류가 상기 입력 단자로부터 상기 출력 단자까지 흐르도록 하면서, 상기 회전자의 각도 위치에 따라 상기 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시켜, 전기각(電氣角) 180° 폭의 구형파 전류를 상기 제1 및 제2의 코일에 교대로 흘리고, 상기 모터의 구동시와 제동시에 상기 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 타이밍을 상기 회전자의 전기각 180°에 대응하는 각도의 회전의 시간만큼 늦추고, 상기 전압 제어 수단이 상기 모터의 구동시에는 상기 직류 전원의 정의 단자로부터의 전류를 입력하고, 상기 직류 전류를 상기 플립플롭 회로에 출력함과 아울러, 이 플립플롭 회로로부터의 상기 직류 전류를 입력하고, 상기 직류 전원의 부의 단자에 출력하여 상기 직류 전원을 방전시키고, 상기 모터의 제동시에는 상기 직류 전원의 부의 단자로부터의 전류를 입력하고, 상기 직류 전류를 상기 플립플롭 회로에 출력함과 아울러, 상기 모터로부터 상기 플립플롭 회로를 통해 회생되는 상기 직류 전류를 입력하고, 상기 직류 전원의 정의 단자에 출력하여 상기 직류 전원을 충전시키도록 하였다.
이 구성에 의하면, 전자석을 이용함으로써 네오지움 자석이 불필요한 모터를 실현할 수가 있다. 또, 모터의 구조를 종래의 릴럭턴스 모터보다 간소화할 수 있고 소형화 및 경량화를 도모할 수가 있다. 또, 회전자의 각도 위치에 따라 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시킨다고 하는 간단하고 쉬운 제어로 전기각 180° 폭의 구형파 전류를 제1 및 제2의 코일에 교대로 흘리는 것에 의해, 정현파 전류 등을 공급하는 경우와 비교하여, 회전자에 효과적인 회전력을 발생시키고, 높은 토크 효율을 실현할 수가 있다. 또한, 모터의 구동시와 제동시에 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 타이밍을 회전자의 전기각 180°에 대응하는 각도의 회전의 시간만큼 늦춤으로써, 전원 장치는, 플립플롭 회로에 대해서 직류 전류를 공급하면서, 모터의 구동시에는 방전을 행하고, 제동시에는 회생 전력에 의한 충전을 모터의 정지시까지, 바꾸어 말하면 모터의 기전력이 0(zero)이 될 때까지 행할 수가 있어 에너지 회수 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명과 관련되는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템은, 직류 전원과, 이 직류 전원에 접속되는 전압 제어 수단으로 이루어지는 전원 장치와, 입력 단자 및 출력 단자가 상기 전원 장치에 접속되고, 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 m(m은 정수)개의 플립플롭 회로와, 회전축을 가지는 원통 구조체의 외주에 등간격으로 2n(n은 정수)개의 볼록부를 설치한 철제의 회전자와, 상기 회전자의 외주에 상기 볼록부와 공극을 통해 4n개의 자극을 환상으로 등간격으로 배치하여 이루어지는 철제의 고정자와, 상기 자극에 1개씩 걸러 감겨지는 제1의 코일, 및 상기 제1의 코일이 감겨져 있지 않은 상기 자극에 감겨지는 제2의 코일로 이루어지고, 상기 제1의 코일이 상기 m개의 플립플롭 회로 중의 대응하는 플립플롭 회로의 상기 제1의 전류로에 접속되고, 상기 제2의 코일이 상기 m개의 플립플롭 회로 중의 대응하는 플립플롭 회로의 상기 제2의 전류로에 접속되는 2상 구성의 m개의 모터를 가지고, 상기 m개의 모터가, 상기 회전축을 공통으로 하고, 각각의 상기 회전자에 있어서의 상기 볼록부에 대한 상기 회전축의 회전 방향의 위치가 동일하고, 한편 각각의 상기 고정자에 있어서의 기준 위치에 대한 상기 회전축의 회전 방향의 간격이 90°/m이고, 상기 전압 제어 수단이, 상기 직류 전원으로부터의 전류를 입력하고, 상기 플립플롭 회로에의 출력 전류가 부하 기전력의 정부 및 대소에 관련되지 않고, 그 방향이 일정하고 그 크기가 지령된 값의 직류 전류가 되도록 출력 전압을 제어하고, 상기 m개의 플립플롭 회로가, 상기 직류 전류가 상기 입력 단자로부터 상기 출력 단자까지 흐르도록 하면서, 대응하는 상기 모터의 상기 회전자의 각도 위치에 따라 상기 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시켜, 전기각 180° 폭의 구형파 전류를 상기 제1 및 제2의 코일에 교대로 흘리고, 상기 모터의 구동시와 제동시에 상기 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 타이밍을 상기 회전자의 전기각 180°에 대응하는 각도의 회전의 시간만큼 늦추고, 상기 전압 제어 수단이, 상기 모터의 구동시에는 상기 직류 전원의 정의 단자로부터의 전류를 입력하고, 상기 직류 전류를 상기 플립플롭 회로에 출력함과 아울러, 이 플립플롭 회로로부터의 상기 직류 전류를 입력하고, 상기 직류 전원의 부의 단자에 출력하여 상기 직류 전원을 방전시키고, 상기 모터의 제동시에는 상기 직류 전원의 부의 단자로부터의 전류를 입력하고, 상기 직류 전류를 상기 플립플롭 회로에 출력함과 아울러, 상기 모터로부터 상기 플립플롭 회로를 통해 회생되는 상기 직류 전류를 입력하고, 상기 직류 전원의 정의 단자에 출력하여 상기 직류 전원을 충전시키도록 하였다.
이 구성에 의하면, 전자석을 이용함으로써 네오지움 자석이 불필요한 모터를 실현할 수가 있다. 또, 모터의 구조를 종래의 릴럭턴스 모터보다 간소화할 수 있고 소형화 및 경량화를 도모할 수가 있다. 또, 회전자의 각도 위치에 따라 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시킨다고 하는 간단하고 쉬운 제어로 전기각 180° 폭의 구형파 전류를 제1 및 제2의 코일에 교대로 흘리는 것에 의해, 정현파 전류 등을 공급하는 경우와 비교하여, 회전자에 효과적인 회전력을 발생시키고, 높은 토크 효율을 실현할 수가 있다. 또한, 모터의 구동시와 제동시에 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 타이밍을 회전자의 전기각 180°에 대응하는 각도의 회전의 시간만큼 늦춤으로써, 전원 장치는, 플립플롭 회로에 대해서 직류 전류를 공급하면서, 모터의 구동시에는 방전을 행하고, 제동시에는 회생 전력에 의한 충전을 모터의 정지시까지, 바꾸어 말하면 모터의 기전력이 0(zero)이 될 때까지 행할 수가 있어 에너지 회수 효율을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또, m개의 플립플롭 회로가, 각각 제1의 전류로에 대응하는 모터의 제1의 코일을 접속하고, 제2의 전류로에 대응하는 모터의 제2의 코일을 접속한 다음, 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키도록 하고, 또한 m개의 모터에 대해서 회전축을 공통으로 하고, 각각의 회전자에 있어서의 볼록부에 대한 회전축의 회전 방향의 위치를 동일하게 하고, 한편 각각의 고정자에 있어서의 기준 위치에 대한 회전축의 회전 방향의 간격을 90°/m로 함으로써, 토크 영점(zero point)을 없애고, 토크의 맥동을 저감시킴과 아울러, 제1 및 제2의 코일의 상대적인 리액턴스(reactance)를 저감하여 도통시키는 전류로를 전환할 때의 과전압을 저감시킬 수가 있다.
본 발명의 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템은, 네오지움 자석을 사용하는 일 없이 스위치드 릴럭턴스 모터의 소형화, 경량화 및 고효율화와 회생 제동시의 에너지 회수 효율의 향상을 도모할 수가 있다.
도 1은 전기 자동차의 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor) 구동 시스템의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(flip flop type reluctance motor)의 축 수직 방향 단면도이다.
도 4는 정전류 플립플롭(flip flop) 회로의 구성을 나타내는 도이다.
도 5는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터의 구동시의 토크의 발생 원리를 설명하기 위한 상태 천이를 나타내는 도이다.
도 6은 도 5의 경우에 있어서의 여자 코일의 기전력의 시간 천이, 및 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터의 토크의 시간 천이를 나타내는 도이다.
도 7은 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터의 회생 제동시의 토크의 발생 원리를 설명하기 위한 상태 천이를 나타내는 도이다.
도 8은 도 7의 경우에 있어서의 여자 코일의 기전력의 시간 천이, 및 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터의 토크의 시간 천이를 나타내는 도이다.
도 9는 직류 정전류 전원 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 10은 직류 정전류 전원 장치 내의 반도체 스위치의 동작과 그 동작시의 출력 전압을 나타내는 도이다.
도 11은 자동차의 구동 상태와 직류 정전류 전원 장치의 동작을 나타내는 도이다.
도 12는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터의 다른 구성의 축 수직 방향 단면도이다.
도 13은 모터 유닛의 구성을 나타내는 도이다.
도 14는 모터 유닛을 구성하는 각 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터의 배치를 나타내는 도이다.
도 15는 도 13의 모터 유닛을 이용하는 경우에 있어서의 정전류 플립플롭 회로 유닛 및 플립플롭 제어 회로의 구성을 나타내는 도이다.
도 16은 직류 정전류 전원 장치의 다른 구성을 나타내는 도이다.
회생형 스위치드 릴럭턴스 모터(switched reluctance motor) 구동 시스템은, 전원 장치가 플립플롭 회로에 대해서 직류 정전류를 공급하면서, 모터의 구동시에는 방전을 행하고, 제동시에는 회생 전력에 의한 충전을 모터의 정지시까지 실시할 수가 있어 에너지 효율을 향상시키도록 하였다.
<< 실시예 1 >>
도 1은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템을 적용한 전기 자동차의 구성을 나타낸다. 도 1에 있어서, 전기 자동차는, 직류 정전류 전원 장치(1), 정전류 플립플롭 회로(2), 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터로서의 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3), 차동 기어(4), 기계 브레이크(5)를 가진다. 본 발명의 실시 형태와 관련되는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템은, 이들 중에서 직류 정전류 전원 장치(1), 정전류 플립플롭 회로(2), 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)를 중심으로 하여 구성된다. 또, 도 1에서는 다상 정전류 모터(1)는 1개만 설치되어 있지만, 각 타이어에 배치하여, 차동 기어(4)를 생략한 구성이어도 좋다. 기계 브레이크(5)는, 본 발명의 실시 형태와 관련되는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템에서는, 후술하듯이 통상의 운전에서는 불필요하지만, 정지후의 타이어의 락(lock), 긴급시의 브레이크로서의 역할을 가지고 있다.
직류 정전류 전원 장치(1)는, 부하인 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)측의 기동력의 정부(正負), 대소에 관계없이 일정 방향으로 일정한 크기의 직류 정전류를 출력하도록 동작한다. 또, 직류 정전류의 크기는 일정값이지만, 이 일정값은 임의로 설정 가능하다. 또, 직류 정전류 전원 장치(1)는, 부하인 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 제동시, 즉 부하 기전력이 부인 경우에는 부하 측에서의 회생 전력을 회수하도록 동작한다.
정전류 플립플롭 회로(2)는, 전단의 직류 정전류 전원 장치(1)로부터의 직류 정전류를 입력으로 하여 후술하는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 2개의 코일에 교대로 구형파 전류를 흘리는 기능을 가진다. 즉, 정전류 플립플롭 회로(2)는 2상의 구형 전류를 흘릴 수가 있다.
정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)는, 전단의 정전류 플립플롭 회로(2)로부터의 2상의 구형파 전류를 받으면, 인접하는 2개의 고정자 자극이 회전자의 회전에 동기하여 교대로 자화된다. 그리고, 이들 인접하는 2개의 고정자 자극에 의해 흡인력이 생겨 회전자에 회전력이 생긴다.
종래의 스위치드 릴럭턴스 모터를 이용한 모터 구동 시스템은, 3상 PWM 인버터가 직류 정전압 전원을 입력으로 하고, 의사 정현파 혹은 전기각 120° 폭의 구형파 전류 등을 생성하여 스위치드 릴럭턴스 모터에 공급하고 있다. 이러한 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터를 이용한 모터 구동 시스템은, 직류 정전압 전원, 여자 코일의 큰 리액턴스 및 여자극수(勵磁極數)와 공급 전력과의 관계 등, 여러 가지의 관계에 의해 여자시 극(極)에 토크가 생기는 것이 필요한 타이밍으로 설계상의 최고 전류를 여자 코일에 공급할 수가 없다. 또, 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터를 이용한 모터 구동 시스템은, 여자 코일을 흐르는 전류를 0으로 해야 할 타이밍에 0으로 할 수 없어 쓸데없는 반항 토크가 생겨 버린다. 또한, 종래의 스위치드 릴럭턴스 모터를 이용한 모터 구동 시스템은, 회생 기전력이 생긴 경우에 회생 전력을 취출하는 방법이 찾아내어지지 않아 회생 제동을 실시할 수가 없었다.
이에 대해 본 발명의 실시 형태와 관련되는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템은, 반도체 스위치에 의해 구성한 정전류 플립플롭 회로(3)가, 직류 정전류 전원 장치(1)의 출력 전류를 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3) 내의 회전자의 회전에 동기하여 2상으로 구성한 여자 코일에 교대로 배분하여 회전자에 토크를 발생시킨다. 이러한 구성에 의해, 토크가 발생하는 타이밍에서는 설계상의 최고치의 전류가 사실상 순간적으로 여자 코일에 공급되고, 토크 발생의 역할을 종료한 타이밍에서는 여자 코일을 흐르는 전류를 순간적으로 0으로 하여 소용없는 반항 토크가 발생하지 않는다. 또, 직류 정전류 전원 장치(1)의 출력 전류의 방향을 바꾸는 일 없이, 여자 코일에의 배분의 타이밍을 위상차 180°만큼 쉬프트(shift) 하여 부하 기전력을 부(負)로 함으로써 자연스러운 형태로 전력 회생을 한다. 그 결과, 회생 제동이 정지시까지 가능하고, 에너지의 회수 효율이 높고, 통상의 운전시에는 기계 브레이크(5)의 동작을 필요로 하지 않는다.
도 2는 본 발명의 실시 형태와 관련되는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템의 기본 구성의 블록도이다. 도 2에 나타내는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템은, 직류 정전류 전원 장치(1), 정전류 플립플롭 회로(2), 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)를 가진다. 이하, 본 발명의 실시 형태와 관련되는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 도 2에 있어서의 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 축 수직 방향 단면도이다. 이 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)는 2상 4극 구성이다. 회전자(10)는 회전자 철심(11)과 2개의 볼록한 모양의 극(회전자 볼록극)(12-1, 12-2)에 의해 구성된다. 회전자 철심(11)은 철제의 원통 구조체이고, 중심의 회전축(13)을 축으로 하여 회전 가능하게 보유되어 있다. 2개의 회전자 볼록극(12-1, 12-2)은 회전자 철심(11)의 외주에 180°의 간격을 두고 배치되어 있다.
상술한 회전자(10)의 외주에는 환상의 고정자(14)가 배치된다. 이 고정자(14)는 요크(15) 및 4개의 고정자 자극(16-1, 16-2, 16-3, 16-4)에 의해 구성된다. 요크(15)는 환상이고, 4개의 고정자 자극(16-1, 16-2, 16-3, 16-4), 이 요크(15)의 내주측에 회전자 볼록극(12-1, 12-2)과 공극을 통해 등간격(여기에서는 90°의 간격)으로 배치되어 있다.
여자 코일(17-1)은 고정자 자극(16-1)에 감겨져 있다. 마찬가지로 여자 코일(17-2)은 고정자 자극(16-2)에, 여자 코일(17-3)은 고정자 자극(16-3)에, 여자 코일(17-4)은 고정자 자극(16-4)에 각각 감겨져 있다. 이들 중에서 여자 코일(17-1)과 여자 코일(17-3)은 자속이 고정자 자극(16-1)으로부터 고정자 자극(16-3)으로 향하는 방향으로 되도록 감겨져 직렬로 접속되어 있다. 이하, 직렬로 접속된 여자 코일(17-1, 17-3)을 A상 코일(17a)이라고 칭한다. 마찬가지로 여자 코일(17-2)과 여자 코일(17-4)은 자속이 고정자 자극(16-2)으로부터 고정자 자극(16-4)으로 향하는 방향으로 되도록 감겨져 직렬로 접속되어 있다. 이하, 직렬로 접속된 여자 코일(17-2, 17-4)을 B상 코일(17b)이라고 칭한다. 또, 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)는 도 3의 지면(紙面) 수직 방향으로 적당한 두께로 구성된다.
도 4는 도 2에 있어서의 정전류 플립플롭 회로(2)의 구성을 나타내는 도이다. 정전류 플립플롭 회로(2)는, 입력 단자(19-1) 및 출력 단자(19-2)가 직류 정전류 전원 장치(1)에 접속되어 있다. 입력 단자(19-1)와 출력 단자(19-2)의 사이에는 전류로(24-1, 24-2)가 구성되어 있다. 전류로(24-1)에는 입력 단자(19-1)측으로부터 차례로 IGBT, 사이리스터(thyristor), 전력용 트랜지스터 등의 반도체 스위치(20-1)와, 입력 단자측을 애노드(anode), 출력 단자(19-2)측을 캐소드(cathode)로 하는 다이오드(22-1)와, 입력 단자측을 애노드, 출력 단자(19-2)측을 캐소드로 하는 다이오드(22-3)와, 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3) 내의 A상 코일(17a)이 접속되어 있다.
마찬가지로 전류로(24-2)에는 입력 단자(19-1)측으로부터 차례로 IGBT, 사이리스터, 전력용 트랜지스터 등의 반도체 스위치(20-2)와, 입력 단자(19-1)측을 애노드, 출력 단자(19-2)측을 캐소드로 하는 다이오드(22-2)와, 입력 단자(19-1)측을 애노드, 출력 단자(19-2)측을 캐소드로 하는 다이오드(22-4)와, 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3) 내의 B상 코일(17b)이 접속되어 있다. 또, 다이오드(22-1)의 캐소드와 다이오드(22-3)의 애노드의 사이와 다이오드(22-2)의 캐소드와 다이오드(22-4)의 애노드의 사이는 전류 콘덴서(21)에 의해 접속되어 있다.
반도체 스위치(20-1, 20-2)는 일방이 온인 경우에는 타방이 오프가 되는 소위 플립플롭 동작을 실시한다. 반도체 스위치(20-1)가 온, 반도체 스위치(20-2)가 오프인 경우에는, 직류 정전류 전원 장치(1)로부터의 직류 정전류는 전류로(24-1)를 흘러 A상 코일(17a)에 배분된다. 한편, 반도체 스위치(20-2)가 온, 반도체 스위치(20-1)가 오프인 경우에는, 직류 정전류 전원 장치(1)로부터의 출력 전류는 전류로(24-2)를 흘러 B상 코일(17b)에 배분된다. 즉, 반도체 스위치(20-1, 20-2)가 교대로 온, 오프가 됨으로써 A상 코일(17a) 및 B상 코일(17b)에는 직류 정전류 전원 장치(1)로부터의 직류 정전류값 I를 피크값(peak value)으로 하는 구형파 전류가 흐르게 된다.
전류 콘덴서(21)는 반도체 스위치(20-1, 20-2)를 전환하여 A상 코일(17a)에 전류가 흐르고 있는 상태로부터 B상 코일(17b)에 전류가 흐르고 있는 상태로 전환될 때, 혹은 B상 코일(17b)에 전류가 흐르고 있는 상태로부터 A상 코일(17a)에 전류가 흐르고 있는 상태로 전환될 때에 과전압이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 다이오드(22-1, 22-2, 22-3, 22-4)는 전류 콘덴서(21)의 충전 동작을 보조하기 위한 것이다.
여자 코일(17-1) 등의 자기 에너지 1/2LI2(L : 여자 코일(17-1) 등의 리액턴스, I : 여자 코일(17-1) 등의 전류)는 일단 전류 콘덴서(21)의 정전 에너지 1/2CV2(C : 전류 콘덴서(21)의 정전 용량, V : 전류 콘덴서(21)의 충전 전압)로서 비축된다. 여기서, 전류 콘덴서(21)의 정전 용량을 작게 하면 과전압은 커지는 한편 전류 시간은 짧아진다. 한편, 전류 콘덴서(21)의 정전 용량을 크게 하면 과전압은 작아지는 한편 전류 시간은 길어진다. 이러한 관계로부터 전류 콘덴서(21)의 정전 용량은 과전압과 전류 시간이 적절한 값이 되도록 정해진다.
플립플롭 제어 회로(60)는 상술한 반도체 스위치(20-1, 20-2)의 온, 오프 전환을 제어하는 것이다. 이 플립플롭 제어 회로(60)는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3) 내의 회전자(11)의 각도 위치를 나타내는 각도 위치 정보를 입력하고, 그 각도 위치에 기초하여 반도체 스위치(20-1, 20-2)에 대해 이들 반도체 스위치(20-1, 20-2)를 온, 오프시키기 위한 동작 신호를 출력한다. 또, 플립플롭 제어 회로(60)는, 제동 지령을 입력하면, 동작 신호의 출력 타이밍을 구동시의 출력 타이밍으로부터 회전자(11)가 전기각 180°에 대응하는 각도를 회전하는 시간만큼 늦춘다.
상술한 것처럼, A상 코일(17a)과 B상 코일(17b)에 교대로 구형파 전류가 흐름으로써 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)에는 토크가 발생한다. 도 5는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 구동시의 토크의 발생 원리를 설명하기 위한 상태 천이를 나타내는 도이다. 도 5에서는 도 3에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3) 중에서 회전자(11) 내의 회전자 볼록극(12-1), 고정자(14) 내의 고정자 자극(16-1, 16-2), A상 코일(17a)을 구성하는 여자 코일(17-1), B상 코일(17b)을 구성하는 여자 코일(17-2)을 직선 모양으로 치환하여 나타내고 있다.
도 5(a)는 반도체 스위치(20-1)가 온, 반도체 스위치(20-2)가 오프이어서, A상 코일(17a)을 구성하는 여자 코일(17-1)에 구형파 전류가 흘러(사선부), 당해 여자 코일(17-1)이 여자됨으로써 고정자 자극(16-1)이 자화되고, 회전자 볼록극(12-1)이 고정자 자극(16-1)에 흡인되어 당해 고정자 자극(16-1)의 방향으로 이동하여 회전자 볼록극(12-1)과 고정자 자극(16-1)이 정면으로 맞선 상태를 나타내고 있다.
도 5(a)의 상태로 된 타이밍에서 플립플롭 제어 회로(60)는 반도체 스위치(20-1)를 오프, 반도체 스위치(20-2)를 온으로 전환한다. 이에 의해 A상 코일(17a)을 구성하는 여자 코일(17-1)에 구형파 전류가 흐르고 있던 상태로부터, 도 5(b)에 나타내듯이, B상 코일(17b)을 구성하는 여자 코일(17-2)에 구형파 전류가 흐르는 상태(사선부)로 천이한다(회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P1의 위치).
이에 의해 여자 코일(17-2)이 여자되어 고정자 자극(16-2)이 자화되고, 회전자 볼록극(12-1)이 고정자 자극(16-2)에 흡인되어 회전자 볼록극(12-1)에 회전력이 생겨 고정자 자극(16-2)의 방향으로 이동한다. 도 5(c)에 나타내는 상태(회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P2의 위치) 및 도 5(d)에 나타내는 상태(회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P3의 위치)에서는 회전자 볼록극(12-1)에 회전력이 생기고 있는 도상(途上)에 있다.
그리고, 도 5(e)에 나타내듯이, 회전자 볼록극(12-1)과 고정자 자극(16-2)이 정면으로 맞선 상태로 되면, 즉 회전자 볼록극(12-1)이 도 5(b)에 나타내는 상태로부터 전기각 180°에 대응하는 각도(기계각 90°)만큼 회전하면(회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P4의 위치), 플립플롭 제어 회로(60)는 반도체 스위치(20-1)를 온, 반도체 스위치(20-2)를 오프로 전환한다. 그 후는, 도 5(b) 내지 도 5(e)에 있어서, 고정자 자극(16-1)을 고정자 자극(16-2)으로 치환하고 여자 코일(17-1)을 여자 코일(17-2)로 치환한 경우의 도 5(b) 내지 도 5(e)의 상태 천이로 되어 회전자 볼록극(16-1)에는 계속하여 회전력이 생긴다.
도 6은 도 5(b)의 상태로부터 도 5(e)의 상태까지의 동안에 여자되는 B상 코일(17b)을 구성하는 여자 코일(17-2)의 기전력의 시간 천이(도 6(a)), 및 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 토크의 시간 천이(도 6(b))를 나타내는 도이다. 도 6에 있어서의 횡축상의 tP1, tP2, tP3, tP4는 도 5(b) 내지 도 5(e)에 있어서의 회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 위치 P1, P2, P3, P4에 도달하는 시각을 나타낸다.
도 5(b)의 상태로부터 도 5(c)의 상태까지의 기간(시각 tP1~시각 tP2까지의 기간)에서는 여자 코일(17-2)에는 직류 정전류 I가 흐르고 있지만, 회전자 볼록극(12-1)이 여자 코일(17-2)을 감은 고정자 자극(16-2)에 대향하고 있지 않기 때문에, 여자 코일(17-2)은 공심 코일과 같은 상태이고, 고정자 자극(16-2)에는 사실상 자속은 발생하지 않는다. 또, 여자 코일(17-2)에는 직류 저항 R과 직류 정전류 I의 곱 RI와 동일한 전압 강하(저항 드롭(drop))가 생긴다.
한편, 도 5(c)의 상태로부터 도 5(e)의 상태까지의 기간(시각 tP2~시각 tP4까지의 기간)에서는 회전자 볼록극(12-1)과 여자 코일(17-2)을 감은 고정자 자극(16-2)이 중첩되어 있고, 고정자 자극(16-2)에는 중첩 부분의 면적에 대략 비례한 자속이 생긴다. 이 고정자 자극(16-2)에 생기는 자속은, 회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P1의 위치에 있는 시각 tP1에서 가장 작아지고, P2, P3, P4의 위치로 천이하는 과정에 서서히 증가한다. 고정자 자극(16-2)에 감겨진 여자 코일(17-2)을 가지는 B상 코일(17b)에는 패러데이의 법칙에 의해 기전력 E1=NdΦ/dt가 생긴다. 여기서, n은 여자 코일(17-2)의 권회수, Φ는 고정자 자극(16-2)에 생기는 자속수, t는 시간이다.
도 5에 있어서의 회전자 볼록극(12-1)의 횡방향의 속도를 일정하게 하면, 회전자 볼록극(12-1)과 고정자 자극(16-2)의 중첩 부분의 면적은 시간에 비례하여 증대하기 때문에 B상 코일(17b)에 생기는 기전력 E1은 일정하게 된다. 그리고, 이 기전력 E1의 극성은 직류 정전류 I의 방향과는 역방향으로 된다.
B상 코일(17b)을 구성하는 여자 코일(17-2)에 이 기전력 E1이 생기고 있는 동안, 반도체 스위치(20-2)가 온으로 되어 직류 정전류 I가 여자 코일(17-2)에 흐르도록 함으로써 직류 정전류 전원 장치(1)에는 도 6(a)에 나타내는 부하 기전력 E1이 가해진다. 직류 정전류 전원 장치(1)가 도 6(a)에 나타내는 부하 기전력 E1에 직류 정전류 I를 곱한 전력을 부하인 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3) 내의 여자 코일(17-2)에 공급함으로써 저항 드롭 RI를 제외한 I× E1의 전기 에너지가 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 회전 에너지로 된다.
또, 도 5(c)의 상태로부터 도 5(e)의 상태까지의 기간에서는, 도 6(b)에 나타내듯이, 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)에 토크가 생긴다. 이 토크τ1은 부하 기전력 E1에 비례한 일정값으로 된다.
한편, A상 코일(17a)을 구성하는 여자 코일(17-1)의 기전력 파형, 및 여자 코일(17-1)에의 전력 공급에 의해 생기는 회전력 파형은 도 6(a)의 기전력 파형 및 도 6(b)의 회전력 파형을 회전자(11)가 전기각 180°에 대응하는 각도(기계각 90°)를 회전하는 시간만큼 늦춘 것으로 된다.
또, 이상의 설명은 회전자 볼록극(12-1)과 여자 코일(17-1)을 감은 고정자 자극(16-1), 및 여자 코일(17-2)을 감은 고정자 자극(16-2)에 대해서 설명했지만, 대향측인 회전자 볼록극(12-2)과 여자 코일(17-3)을 감은 고정자 자극(16-3), 및 여자 코일(17-4)을 감은 고정자 자극(16-4)에 대해서도 마찬가지이다.
도 7은 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 회생 제동시의 토크의 발생 원리를 설명하기 위한 상태 천이를 나타내는 도이다. 도 7의 상태 천이는, 도 5의 상태 천이와 비교하면, 여자 코일(17-1, 17-2)에 직류 정전류가 흐르는 타이밍이 회전자(11)가 전기각 180°에 대응하는 각도(기계각 90°)를 회전하는 시간만큼 늦춘 것으로 된다.
도 7(a)은 반도체 스위치(20-1)가 오프, 반도체 스위치(20-2)가 온이어서, B상 코일(17b)을 구성하는 여자 코일(17-2)에 구형파 전류가 흘러(사선부), 당해 여자 코일(17-2)이 여자됨으로써 고정자 자극(16-2)이 자화되는 한편, 회전중(도 7에서는 오른쪽으로 이동중)의 회전자 볼록극(12-1)과 고정자 자극(16-1)이 정면으로 맞선 상태를 나타내고 있다.
도 7(a)의 상태로 된 타이밍에서 플립플롭 제어 회로(60)는 반도체 스위치(20-1)를 온, 반도체 스위치(20-2)를 오프로 전환한다. 이에 의해 B상 코일(17b)을 구성하는 여자 코일(17-2)에 구형파 전류가 흐르고 있던 상태로부터, 도 7(b)에 나타내듯이, A상 코일(17a)을 구성하는 여자 코일(17-1)에 구형파 전류가 흐르는 상태(사선부)로 천이한다(회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P1의 위치).
이에 의해 여자 코일(17-1)이 여자되어 고정자 자극(16-1)이 자화되고, 회전자 볼록극(12-1)에는 고정자 자극(16-2)에 흡인되는 힘이 가해진다. 이 힘이 회전 방향과는 역의 힘인 제동력으로 된다. 도 7(c)에 나타내는 상태(회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P2의 위치) 및 도 7(d)에 나타내는 상태(회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P3의 위치)에서는 회전자 볼록극(12-1)에 제동력이 생기고 있는 도상에 있다.
그리고, 도 7(e)에 나타내듯이, 회전자 볼록극(12-1)과 고정자 자극(16-2)이 정면으로 맞선 상태로 되면, 즉 회전자 볼록극(12-1)이 도 7(b)에 나타내는 상태로부터 전기각 180°에 대응하는 각도(기계각 90°)만큼 회전하면(회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P4의 위치), 플립플롭 제어 회로(60)는 반도체 스위치(20-1)를 오프, 반도체 스위치(20-2)를 온으로 전환한다. 그 후는, 도 7(b) 내지 도 7(e)에 있어서, 고정자 자극(16-1)을 고정자 자극(16-2)으로 치환하고, 여자 코일(17-1)을 여자 코일(17-2)로 치환한 경우의 도 7(b) 내지 도 7(e)의 상태 천이가 되어 회전자 볼록극(16-1)에는 계속해서 제동력이 생긴다.
도 8은 도 7(b)의 상태로부터 도 7(e)의 상태까지의 동안에 여자되는 A상 코일(17a)을 구성하는 여자 코일(17-1)의 기전력의 시간 천이(도 7(a)), 및 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 토크의 시간 천이(도 7(b))를 나타내는 도이다. 도 8에 있어서의 횡축상의 tP1, tP2, tP3, tP4는 도 7(b) 내지 도 7(e)에 있어서의 회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 위치 P1, P2, P3, P4에 도달하는 시각을 나타낸다.
A상 코일(17a)을 구성하는 여자 코일(17-1)을 감은 고정자 자극(16-1)에는 회전자 볼록극(12-1)과 당해 고정자 자극(16-1)의 중첩 부분의 면적에 대략 비례한 자속이 생긴다. 따라서, 고정자 자극(16-1)에 생기는 자속은 회전자 볼록극(12-1)의 오른쪽 선단부가 P1의 위치에 있는 시각 tP1에서 가장 커지고, P2, P3, P4의 위치로 천이하는 과정에 서서히 감소한다. 고정자 자극(16-1)에 감겨진 여자 코일(17-1)을 가지는 A상 코일(17a)에는 패러데이의 법칙에 의해 기전력 E2=NdΦ/dt가 생긴다.
회전자 볼록극(12-1)의 횡방향의 속도를 일정하게 하면, 회전자 볼록극(12-1)과 고정자 자극(16-1)의 중첩 부분의 면적은 시간에 비례하여 감소하기 때문에 A상 코일(17a)에 생기는 기전력 E2는 일정하게 된다. 그리고, 이 기전력 E2의 극성은 직류 정전류 I의 방향과 동일 방향으로 된다.
A상 코일(17b)을 구성하는 여자 코일(17-1)에 이 기전력 E2가 생기고 있는 동안, 반도체 스위치(20-1)가 온으로 되어 직류 정전류 I가 여자 코일(17-1)에 흐르도록 함으로써 직류 정전류 전원 장치(1)에는 부하 기전력 E2의 절대치로부터 저항 드롭 RI를 제외한 것에 직류 정전류 I를 곱한 전기 에너지가 회생된다.
또, 도 7(c)의 상태로부터 도 7(e)의 상태까지의 기간에서는, 도 8(b)에 나타내듯이, 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)에 제동 토크가 생긴다. 이 토크 τ2는 부하 기전력 E2에 비례한 일정값으로 된다.
한편, B상 코일(17b)을 구성하는 여자 코일(17-2)의 기전력, 및 여자 코일(17-2)에의 전력 공급에 의해 생기는 제동 토크는 도 8(a)의 기전력 및 도 8(b)의 제동 토크를 회전자(11)가 전기각 180°에 대응하는 각도(기계각 90°)를 회전하는 시간만큼 늦춘 것으로 된다.
또, 이상의 설명은 회전자 볼록극(12-1)과 여자 코일(17-1)을 감은 고정자 자극(16-1), 및 여자 코일(17-2)을 감은 고정자 자극(16-2)에 대해서 설명했지만, 대향측인 회전자 볼록극(12-2)과 여자 코일(17-3)을 감은 고정자 자극(16-3), 및 여자 코일(17-4)을 감은 고정자 자극(16-4)에 대해서도 마찬가지이다.
도 9는 직류 정전류 전원 장치(1)의 구성을 나타내는 도이다. 직류 정전류 전원 장치(1)는, 단지 출력 전류가 일정하게 제어된 전원 장치와는 다르고, 부하측의 기전력의 정부, 대소에 관계없이 일정 방향의 일정 전류(직류 정전류)를 출력하도록 제어되고, 한편 부하측인 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)로부터 회생되는 전력을 받아들이는 기능을 가지는 것에 특징이 있다.
직류 정전류 전원 장치(1)는 비대칭 제어의 PWM(펄스폭 제어) 브릿지(비대칭 PWM 브릿지)를 중심으로 구성되어 있다. 이 비대칭 PWM 브릿지에 있어서의 반도체 스위치(131)는 IGBT, 사이리스터, 파워트랜지스터 등이 임의로 선택 가능하다. 또, 비대칭 PWM 브릿지에 있어서의 소위 교류 단자에 해당하는 부분에는 직류 전원(129)이 접속되고, 비대칭 PWM 브릿지의 소위 직류 단자 X에는 정전류 플립플롭 회로(2)의 입력 단자(19-1)가 접속되고, 직류 단자 Y에는 출력 단자(19-2)(도 4 참조)가 접속된다.
직류 정전류 전원 장치(1)에 있어서, 비대칭 PWM 브릿지를 구성하는 반도체 스위치(131)(S1, S2, S3, S4)는 소정의 반송 주파수 신호에 따라 온 오프 동작하고, 온 기간이 제어 가능하다. 2개의 반도체 스위치(131)(S1, S4)의 쌍과, 2개의 반도체 스위치(131)(S2, S3)의 쌍은 통상의 브릿지에 있어서와 같이 대칭적으로 동작하는 것이 아니라, 부하 기전력의 정(正) 혹은 부(負)에 대응하여 각각이 일체로 비대칭으로 동작하도록 되어 있다. 구체적으로는, 반도체 스위치(131)(S1, S4)의 쌍이 동작하면 직류 단자 X, Y의 양단에 정의 평균치의 전압이 출력되고, 그 값은 반도체 스위치(131)(S1, S4)의 온 기간의 길이로 제어된다. 또, 반도체 스위치(131)(S2, S3)의 쌍이 동작하면 직류 단자 X, Y의 양단에 부의 평균치의 전압이 출력되고, 그 값은 반도체 스위치(131)(S2, S3)의 온 기간의 길이로 제어된다.
반도체 스위치(131)(S5)는 비대칭 PWM 브릿지의 출력측에 병렬로 접속되고, 리액터(130), 후단의 정전류 플립플롭 회로(2)를 통한 순환 회로를 구성하는, 이 반도체 스위치(131)(S5)는 반도체 스위치(131)(S1, S4)의 쌍의 오프 기간, 및 반도체 스위치(131)(S2, S3)의 쌍의 오프 기간에 온으로 되도록 동작한다. 이에 의해 반도체 스위치(131)(S1, S4)의 쌍의 오프 기간, 및 반도체 스위치(131)(S2, S3)의 쌍의 오프 기간에 있어서도 정전류 플립플롭 회로(2)에 대해서 직류 정전류를 단속시키는 일 없이 공급한다.
직류 정전류 제어 장치(1) 내에 구성되는 정전류 전원 제어 장치(135)는 상술한 반도체 스위치(131)(S1, S2, S3, S4, S5)를 제어하기 위한 것이다. 이 정전류 전원 제어 장치(35)는 출력 전류, 부하 기전력 등의 제어 정보를 받아, 직류 정전류 전원 장치(1)의 출력 전류가, 정전류 플립플롭 회로(2)에의 출력 전류가 부하 기전력의 정부 및 대소에 관련되지 않고, 그 방향이 일정하고 그 크기가 전류 설정 지령에 의해 지령된 일정한 전류(직류 정전류)가 되도록 반도체 스위치(131)(S1 내지 S5)를 구동시키기 위한 동작 신호를 출력한다.
도 10은 부하 기전력이 정에서 대소, 부에서 대소의 4조건에 있어서의 반도체 스위치(131)(S1 내지 S5)의 동작과 그 동작시의 출력 전압을 나타내는 도이다. 부하 기전력이 정으로 큰 경우에는, 반도체 스위치(131)(S1, S4)의 쌍이 선택되어 온 기간이 길어진다. 이 때문에, 직류 단자 X, Y의 양단에 정의 큰 평균치의 전압이 출력된다. 또, 부하 기전력이 정으로 작은 경우에는, 반도체 스위치(131)(S1, S4)의 쌍이 선택되어 온 기간이 짧아진다. 이 때문에, 직류 단자 X, Y의 양단에 정의 작은 평균치의 전압이 출력된다. 한편, 부하 기전력이 부로 절대치가 큰 경우에는, 반도체 스위치(131)(S2, S3)의 쌍이 선택되어 온 기간이 길어진다. 이 때문에, 직류 단자 X, Y의 양단에 부의 절대치의 큰 평균치의 전압이 출력된다. 또, 부하 기전력이 부로 작은 경우에는, 반도체 스위치(131)(S1, S4)의 쌍이 선택되어 온 기간이 짧아진다. 이 때문에 직류 단자 X, Y의 양단에 부의 절대치의 작은 평균치의 전압이 출력된다.
도 11은 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 기동 가속, 정속 회전, 회생 제동 및 정지의 일련의 동작에 대응하는 직류 정전류 전원 장치(1)의 동작에 대해서 나타낸 것이다. 도 11(a)에 나타내듯이, 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 동작을 하는 경우, 도 11(b)에 나타내듯이, 직류 정전류 전원 장치(1)는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 구동시와 제동시에는 정속 회전시보다 큰 정전류를 정전류 플립플롭 회로(2)에 공급할 필요가 있다.
직류 정전류 전원 장치(1)의 직류 단자 X로부터 본 부하 기전력은, 구동 상태에서는 정, 제동 상태에서는 부이고, 그 크기는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 회전자의 회전 속도에 거의 비례한다. 직류 정전류 전원 장치(1)는, 도 11(c)의 점선에 나타내듯이, 정부의 부하 기전력에 부하 회로의 저항분에 의한 전압 강하(저항 드롭) 분을 가산한 전압을 출력함으로써 정전류 플립플롭 회로(2)에 직류 정전류를 공급할 수가 있다. 이에 의해 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)의 제동시에는 정지까지 회생 제동이 가능하게 되어 기계 브레이크를 사용할 필요가 없다.
부하측의 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)가 제동 상태에서는 부하 기전력은 부이다. 이 경우, 직류 정전류 전원 장치(1)는 반도체 스위치(131)(S2, S3)의 쌍이 동작하여 출력 전압은 부로 되고, 부하측으로부터 회생 전류가 직류 전원(129)의 정단자로부터 흘러든다. 이 현상은 어디까지나 배터리의 충전과 마찬가지의 태양으로 되어 있다. 직류 전원(129)은 충전 기능을 가지고 있어 회생 전력을 충전한다. 한편, 직류 전원(129)은 연료 전지 등이고 충전 기능을 가지지 않는 경우에는, 에너지 회수를 위해서 직류 전원(129)에 병렬로 울트라캐패시터(ultra-capacitor)를 접속해 둘 필요가 있다. 또한, 직류 전원(129)은 리튬 이론 배터리와 같이 충전 기능을 가지고 있어도, 회생 전력이 수십초 단위의 급준(急峻)한 변동으로 될 때에는 적절히 충전을 실시할 수가 없는 경우에도 직류 전원(129)에 병렬에 울트라 캐패시터를 접속하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 정전류 방식의 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템에서는, 정전류 플립플롭 회로(2)가, 반도체 스위치(20-1, 20-2)의 일방이 온인 경우에는 타방이 오프가 되는 소위 플립플롭 동작을 행하는 것에 의해, 정전류 직류 전원 장치(1)로부터의 직류 정전류를 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3) 내의 A상 코일(17a) 및 B상 코일(17b)에 교대로 배분하는 것에 의해, 이들에 구형파 전류를 흘린다. 그리고, 고정자 자극(16-1~16-4)에 의한 흡인력에 의해 회전자(11)에 생기는 토크가 이론상 최대가 되도록 함과 아울러, 제동시에는 반도체 스위치(20-1, 20-2)의 변환 타이밍을 구동시의 출력 타이밍으로부터 회전자(11)가 전기각 180°에 대응하는 각도를 회전하는 시간만큼 늦춤으로써 전력 회생을 효율적으로 실시할 수가 있다.
또, 상술한 실시 형태에서는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)는, 회전자(11)에 2개의 회전자 볼록극(12-1, 12-2)이 설치되고, 고정자(14)에 4개의 고정자 자극(16-1, 16-2, 16-3, 16-4)이 설치된 2상 4극의 구성이었지만, 회전자에 n개(n은 정수)의 회전자 볼록극이 설치되고, 고정자에 2n개의 고정자 자극이 설치된 2상 2n극의 구성이라도 좋다.
도 12는 2상 8극의 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터의 축 수직 방향 단면도이다. 도 12에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-1)에 있어서, 회전자(10)는 회전자 철심(11)과, 4개의 회전자 볼록극(12-1, 12-2, 12-3, 12-4)에 의해 구성된다. 4개의 회전자 볼록극(12-1~12-4)은 회전자 철심(11)의 외주에 등간격(여기에서는 90°의 간격)으로 배치되어 있다.
상술한 회전자(10)의 외주에 배치된 환상의 고정자(14)는 요크(15) 및 8개의 고정자 자극(16-1, 16-2, 16-3, 16-4, 16-5, 16-6, 16-7, 16-8)에 의해 구성된다. 8개의 고정자 자극(16-1~16-8)은 요크(15)의 내주측에 회전자 볼록극(12-1~12-4)과 공극을 통해 등간격(여기에서는 45°의 간격)으로 배치되어 있다.
여자 코일(17-1~17-8)은, 여자 코일(17-1)이 고정자 자극(16-1)에, 여자 코일(17-2)이 고정자 자극(16-2)에, 여자 코일(17-3)이 고정자 자극(16-3)에, 여자 코일(17-4)이 고정자 자극(16-4)에, 여자 코일(17-5)이 고정자 자극(16-5)에, 여자 코일(17-6)이 고정자 자극(16-6)에, 여자 코일(17-7)이 고정자 자극(16-7)에, 여자 코일(17-8)이 고정자 자극(16-8)에 각각 감겨져 있다. 이들 중에서 여자 코일(17-1, 17-3, 17-5, 17-7)은 자속이 고정자 자극(16-1)으로부터 고정자 자극(16-3)으로 향하는 방향으로 되고, 한편 자속이 고정자 자극(16-5)으로부터 고정자 자극(16-7)으로 향하는 방향으로 되도록 감겨져 직렬로 접속되어 있고, A상 코일(17a)을 구성한다. 마찬가지로 여자 코일(17-2, 17-4, 17-6, 17-8)은 자속이 고정자 자극(16-2)으로부터 고정자 자극(16-4)으로 향하는 방향으로 되고, 한편 자속이 고정자 자극(16-6)으로부터 고정자 자극(16-8)으로 향하는 방향으로 되도록 감겨져 직렬로 접속되어 있고, B상 코일(17b)을 구성한다.
이 2상 8극의 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-1)을 이용하는 경우에는, 요크(15)의 부분의 자로(磁路) 단면적을 작게 하여 소형 경량화를 도모함과 아울러 토크의 맥동 주기를 고역(高域)으로 이행할 수가 있다.
또, 복수의 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터를 접속한 모터 유닛을 이용하도록 해도 좋다. 도 13은 모터 유닛의 외관 사시도, 도 14는 모터 유닛을 구성하는 각 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터의 배치를 설명하는 도이다.
도 13에 나타내듯이, 모터 유닛은 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11, 3-12, 3-13, 3-14)에 의해 구성된다. 이들 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11, 3-12, 3-13, 3-14)는 각각 도 3에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)와 마찬가지의 구성이다.
정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11, 3-12, 3-13, 3-14)는 회전축(13)이 공통이고, 각각의 회전자(11)에 있어서의 회전자 볼록극(12-1, 12-2)에 대한 회전축(13)의 회전 방향의 위치가 동일하게 되어 있다. 또, 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11, 3-12, 3-13, 3-14)는 각각의 고정자(14)에 있어서 정해진 기준 위치에 대한 회전축(13)의 회전 방향의 간격이 22.5°가 되도록 접속되어 있다. 구체적으로는, 도 14(a)에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11)에 있어서의 고정자(14)의 기준 위치 A를 회전축(13)의 회전 방향(여기에서는 우회전)으로 22.5° 회전시킨 위치가 도 14(b)에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-12)에 있어서의 고정자(14)의 기준 위치 A가 된다. 또, 도 14(b)에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-12)에 있어서의 고정자(14)의 기준 위치 A를 회전축(13)의 회전 방향으로 22.5° 회전시킨 위치(도 14(a)에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11)에 있어서의 고정자(14)의 기준 위치 A를 회전축(13)의 회전 방향 45° 회전시킨 위치)가 도 14(c)에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-13)에 있어서의 고정자(14)의 기준 위치 A가 되고, 도 14(c)에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-13)에 있어서의 고정자(14)의 기준 위치 A를 회전축(13)의 회전 방향으로 22.5° 회전시킨 위치(도 14(a)에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11)에 있어서의 고정자(14)의 기준 위치 A를 회전축(13)의 회전 방향 67.5° 회전시킨 위치)가 도 14(d)에 나타내는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-14)에 있어서의 고정자(14)의 기준 위치 A가 된다.
도 15는 도 13 및 도 14에 나타내는 모터 유닛을 이용하는 경우의 정전류 플립플롭 회로 유닛의 구성을 나타내는 도이다. 정전류 플립플롭 회로 유닛은 입력 단자(19-1) 및 출력 단자(19-2)가 직류 정전류 전원 장치(1)에 접속되어 있고, 입력 단자(19-1)와 출력 단자(19-2)의 사이에는 정전류 플립플롭 회로(2-1, 2-2, 2-3, 2-4)가 직렬로 접속되어 있다. 정전류 플립플롭 회로(2-1, 2-2, 2-3, 2-4)는 각각 도 4에 나타내는 정전류 플립플롭 회로(2)와 마찬가지의 구성이다.
정전류 플립플롭 회로(2-1)의 전류로(24-1)에는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11) 내의 A상 코일(17a)이 접속되어 있고, 전류로(24-2)에는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11) 내의 B상 코일(17b)이 접속되어 있다. 또, 정전류 플립플롭 회로(2-2)의 전류로(24-1)에는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-12) 내의 A상 코일(17a)이 접속되어 있고, 전류로(24-2)에는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-12) 내의 B상 코일(17b)이 접속되어 있다. 마찬가지로 정전류 플립플롭 회로(2-3)의 전류로(24-1)에는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-13) 내의 A상 코일(17a)이 접속됨과 아울러, 전류로(24-2)에는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-13) 내의 B상 코일(17b)이 접속되어 있고, 정전류 플립플롭 회로(2-4)의 전류로(24-1)에는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-14) 내의 A상 코일(17a)이 접속됨과 아울러, 전류로(24-2)에는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-14) 내의 B상 코일(17b)이 접속되어 있다.
정전류 플립플롭 제어 회로(61)는 도 4(b)에 나타내는 정전류 플립플롭 회로(60)와 마찬가지의 제어를 정전류 플립플롭 회로(2-1~2-4)의 각각에 행한다. 즉, 정전류 플립플롭 제어 회로(61)는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11) 내의 회전자(11)의 각도 위치를 나타내는 각도 위치 정보를 입력하고, 그 각도 위치에 기초하여 정전류 플립플롭 회로(2-1) 내의 반도체 스위치(20-1, 20-2)에 대해 이들 반도체 스위치(20-1, 20-2)를 온, 오프시키기 위한 동작 신호를 출력한다. 또, 정전류 플립플롭 제어 회로(61)는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-12) 내의 회전자(11)의 각도 위치를 나타내는 각도 위치 정보를 입력하고, 그 각도 위치에 기초하여 정전류 플립플롭 회로(2-2) 내의 반도체 스위치(20-1, 20-2)에 대해 이들 반도체 스위치(20-1, 20-2)를 온, 오프시키기 위한 동작 신호를 출력한다. 마찬가지로 정전류 플립플롭 제어 회로(61)는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-13) 내의 회전자(11)의 각도 위치를 나타내는 각도 위치 정보를 입력하고, 그 각도 위치에 기초하여 정전류 플립플롭 회로(2-3) 내의 반도체 스위치(20-1, 20-2)에 대해 이들 반도체 스위치(20-1, 20-2)를 온, 오프시키기 위한 동작 신호를 출력한다. 또한, 마찬가지로 정전류 플립플롭 제어 회로(61)는 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-14) 내의 회전자(11)의 각도 위치를 나타내는 각도 위치 정보를 입력하고, 그 각도 위치에 기초하여 정전류 플립플롭 회로(2-4) 내의 반도체 스위치(20-1, 20-2)에 대해 이들 반도체 스위치(20-1, 20-2)를 온, 오프시키기 위한 동작 신호를 출력한다. 또, 플립플롭 제어 회로(61)는 제동 지령을 입력하면, 동작 신호의 출력 타이밍을 구동시의 출력 타이밍으로부터 회전자(11)가 전기각 180°에 대응하는 각도를 회전하는 시간만큼 늦춘다.
이에 의해 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11~3-14)의 각각의 A상 코일(17a)과 B상 코일(17b)에 교대로 구형파 전류가 흐름으로써 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3)에는 토크가 발생한다. 토크의 발생 원리는 도 5 내지 도 8에 있어서 설명한 원리와 마찬가지이다.
모터 유닛 내의 정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터(3-11~3-14)를 회전축(13)을 공통으로 하고, 각각의 회전자(11)에 있어서의 회전자 볼록극(12-1, 12-2)에 대한 회전축(13)의 회전 방향의 위치를 동일하게 하는 것, 각각의 고정자(14)에 있어서 정해진 기준 위치에 대한 회전축(13)의 회전 방향의 간격이 22.5°가 되도록 배치하는 것, 또한 정전류 플립플롭 회로 유닛 내의 정전류 플립플롭 회로(2-1, 2-2, 2-3, 2-4)가 각각 상술한 반도체 스위치(20-1, 20-2)의 전환 동작을 행함으로써, 토크 영점(zero point)이 없어져 토크의 맥동을 저감시킴과 아울러, 여자 코일의 상대적인 리액턴스를 저감하여 도통시키는 전류로를 전환할 때의 과전압을 저감시킬 수가 있다.
또, 직류 정전류 전원 장치(1)의 구성에는 도 9 이외에도 여러 가지의 것이 생각될 수 있다. 도 16은 직류 정전류 전원 장치(1)의 다른 구성을 나타내는 도이다. 도 16에 나타내는 직류 정전류 전원 장치(1)는 직류 전원(139), 리액터(140), 충방전 전환기(146) 및 정전류 초퍼(147)를 가진다. 이들 중에서 충방전 전환기(146)는 4개의 반도체 스위치(41)(S11, S12, S13, S14)에 의해 구성된다. 또, 정전류 초퍼(147)는 2개의 반도체 스위치(141)(S15, S16)에 의해 구성된다. 반도체 스위치(141)(S11~S14)는 도 9에 있어서의 반도체 스위치(131)(S1~S4)와 같은 기능을 하고, 반도체 스위치(141)(S16)는 도 9에 있어서의 반도체 스위치(131)(S5)와 같은 기능을 한다. 한편, 직류 정전류 제어 장치(1) 내에 구성되는 정전류 전원 제어 장치(145)는 동작 신호에 의해 상술한 반도체 스위치(131)(S1~S6)를 제어한다.
충방전 전환기(146)는 정전류 전원 제어 장치(145)로부터의 동작 신호를 받아, 2개의 반도체 스위치(141)(S1, S4)의 쌍과 2개의 반도체 스위치(141)(S2, S3)의 쌍의 어느 하나를 온으로 함으로써 직류 전원(39)의 극성 전환을 행한다.
정전류 초퍼(147) 내의 반도체 스위치(141)(S15)는 정전류 전원 제어 장치(145)로부터의 동작 신호를 받아, 고속으로 온, 오프 전환을 행한다. 온으로 되는 기간의 길이가 제어됨으로써 소정의 직류 정전류가 출력된다.
정전류 초퍼(147) 내의 반도체 스위치(141)(S16)는 정전류 전원 제어 장치(145)로부터의 동작 신호를 받아, 반도체 스위치(141)(S15)의 오프 기간 중에 온으로 되어, 리액터(140), 후단의 정전류 플립플롭 회로(2)를 통한 순환 회로를 구성한다.
<산업상의 이용 가능성>
이상과 같이 본 발명과 관련되는 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템은 에너지 회수 효율의 향상을 도모할 수가 있어 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템으로서 유용하다.
　1　직류 정전류 전원 장치
　2, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4　정전류 플립플롭 회로
　3, 3-1, 3-11, 3-12, 3-13, 3-14　정전류 플립플롭형 릴럭턴스 모터
　4　차동 기어(differential gear)
　5　기계 브레이크
　10　회전자
　11　회전자 철심
　12-1, 12-2, 12-3, 12-4　회전자 볼록극(凸極)
　13　회전축
　14　고정자
　15　요크(yoke)
　16-1, 16-2, 16-3, 16-4, 16-5, 16-6, 16-7, 16-8　고정자 자극
　17-1, 17-2, 17-3, 17-4, 17-5, 17-6, 17-7, 17-8　여자 코일
　17a　A상 코일(coil)
　17b　B상 코일
　20-1, 20-2, 20-3, 20-4, 131　반도체 스위치
　21　전류 콘덴서
　22-1, 22-2, 22-3, 22-4　다이오드
　60　플립플롭(flip flop) 제어 회로
　129, 139　직류 전원
　130, 140　리액터(reactor)
　135, 145　정전류 전원 제어 장치
　146　충방전 전환기
　147　정전류 초퍼(chopper)

Claims (2)

  1. 직류 전원과, 이 직류 전원에 접속되는 전압 제어 수단으로 이루어지는 전원 장치와,
    입력 단자 및 출력 단자가 상기 전원 장치에 접속되고, 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 플립플롭 회로와,
    회전축을 가지는 원통 구조체의 외주에 등간격으로 2n(n은 정수)개의 볼록부를 설치한 철제의 회전자와, 상기 회전자의 외주에 상기 볼록부와 공극을 통해 4n개의 자극을 환상으로 등간격으로 배치하여 이루어지는 철제의 고정자와, 상기 자극에 1개씩 걸러 감겨지는 제1의 코일, 및 상기 제1의 코일이 감겨져 있지 않은 상기 자극에 감겨지는 제2의 코일로 이루어지고, 상기 제1의 코일이 상기 제1의 전류로에 접속되고, 상기 제2의 코일이 상기 제2의 전류로에 접속되는 2상 구성의 모터를 가지고,
    상기 전압 제어 수단은, 상기 직류 전원으로부터의 전류를 입력하고, 상기 플립플롭 회로에의 출력 전류가 부하 기전력의 정부 및 대소에 관련되지 않고, 그 방향이 일정하고 그 크기가 지령된 값의 직류 전류가 되도록 출력 전압을 제어하고,
    상기 플립플롭 회로는, 상기 직류 전류가 상기 입력 단자로부터 상기 출력 단자까지 흐르도록 하면서, 상기 회전자의 각도 위치에 따라 상기 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시켜, 전기각 180° 폭의 구형파 전류를 상기 제1 및 제2의 코일에 교대로 흘리고, 상기 모터의 구동시와 제동시에 상기 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 타이밍을 상기 회전자의 전기각 180°에 대응하는 각도의 회전의 시간만큼 늦추고,
    상기 전압 제어 수단은, 상기 모터의 구동시에는 상기 직류 전원의 정의 단자로부터의 전류를 입력하고, 상기 직류 전류를 상기 플립플롭 회로에 출력함과 아울러, 이 플립플롭 회로로부터의 상기 직류 전류를 입력하고, 상기 직류 전원의 부의 단자에 출력하여 상기 직류 전원을 방전시키고, 상기 모터의 제동시에는 상기 직류 전원의 부의 단자로부터의 전류를 입력하고, 상기 직류 전류를 상기 플립플롭 회로에 출력함과 아울러, 상기 모터로부터 상기 플립플롭 회로를 통해 회생되는 상기 직류 전류를 입력하고, 상기 직류 전원의 정의 단자에 출력하여 상기 직류 전원을 충전시키도록 한 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템.
  2. 직류 전원과, 이 직류 전원에 접속되는 전압 제어 수단으로 이루어지는 전원 장치와,
    입력 단자 및 출력 단자가 상기 전원 장치에 접속되고, 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 m(m은 정수)개의 플립플롭 회로와,
    회전축을 가지는 원통 구조체의 외주에 등간격으로 2n(n은 정수)개의 볼록부를 설치한 철제의 회전자와, 상기 회전자의 외주에 상기 볼록부와 공극을 통해 4n개의 자극을 환상으로 등간격으로 배치하여 이루어지는 철제의 고정자와, 상기 자극에 1개씩 걸러 감겨지는 제1의 코일, 및 상기 제1의 코일이 감겨져 있지 않은 상기 자극에 감겨지는 제2의 코일로 이루어지고, 상기 제1의 코일이 상기 m개의 플립플롭 회로 중의 대응하는 플립플롭 회로의 상기 제1의 전류로에 접속되고, 상기 제2의 코일이 상기 m개의 플립플롭 회로 중의 대응하는 플립플롭 회로의 상기 제2의 전류로에 접속되는 2상 구성의 m개의 모터를 가지고,
    상기 m개의 모터는, 상기 회전축을 공통으로 하고, 각각의 상기 회전자에 있어서의 상기 볼록부에 대한 상기 회전축의 회전 방향의 위치가 동일하고, 한편 각각의 상기 고정자에 있어서의 기준 위치에 대한 상기 회전축의 회전 방향의 간격이 90°/m이고,
    상기 전압 제어 수단은, 상기 직류 전원으로부터의 전류를 입력하고, 상기 플립플롭 회로에의 출력 전류가 부하 기전력의 정부 및 대소에 관련되지 않고, 그 방향이 일정하고 그 크기가 지령된 값의 직류 전류가 되도록 출력 전압을 제어하고,
    상기 m개의 플립플롭 회로는, 상기 직류 전류가 상기 입력 단자로부터 상기 출력 단자까지 흐르도록 하면서, 대응하는 상기 모터의 상기 회전자의 각도 위치에 따라 상기 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시켜, 전기각 180° 폭의 구형파 전류를 상기 제1 및 제2의 코일에 교대로 흘리고, 상기 모터의 구동시와 제동시에 상기 제1 및 제2의 전류로를 교대로 도통시키는 타이밍을 상기 회전자의 전기각 180°에 대응하는 각도의 회전의 시간만큼 늦추고,
    상기 전압 제어 수단은, 상기 모터의 구동시에는 상기 직류 전원의 정의 단자로부터의 전류를 입력하고, 상기 직류 전류를 상기 플립플롭 회로에 출력함과 아울러, 이 플립플롭 회로로부터의 상기 직류 전류를 입력하고, 상기 직류 전원의 부의 단자에 출력하여 상기 직류 전원을 방전시키고, 상기 모터의 제동시에는 상기 직류 전원의 부의 단자로부터의 전류를 입력하고, 상기 직류 전류를 상기 플립플롭 회로에 출력함과 아울러, 상기 모터로부터 상기 플립플롭 회로를 통해 회생되는 상기 직류 전류를 입력하고, 상기 직류 전원의 정의 단자에 출력하여 상기 직류 전원을 충전시키도록 한 회생형 스위치드 릴럭턴스 모터 구동 시스템.
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