WO2021201022A1 - 回転電気機械、圧縮機、冷凍装置、車両 - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to rotary electric machines, compressors, refrigeration equipment, and vehicles.
- HEFSM hybrid field flux switching motor
- a motor that are a type of rotating electric machine
- HEFSM disclosed in Patent Document 1 is housed in a field slot, a stator core in which a field slot and an armature slot are formed, a rotor core that faces the stator core with a predetermined air gap, and a field slot. It includes a field winding, an armature winding housed in an armature slot, and a permanent magnet housed in the field slot.
- a first aspect of the present disclosure relates to a rotating electric machine, wherein the rotating electric machine has a rotor (10) and a stator (20) facing the rotor (10) with a predetermined gap (G).
- the stator (20) is formed in a substantially annular shape, and has a stator core (30) provided with armor slots (35a) and field slots (35b) that are alternately arranged in the circumferential direction.
- the armor winding (40) generates a rotating magnetic field that rotates the rotor (10) by being supplied with an alternating current armor current (i40), and the field winding (50) Generates a field magnetic flux (M50) by supplying an alternating current (i50), and the first field magnet (70) can change the magnetic force by the field magnetic flux (M50). be.
- the magnitude and direction of the magnetic force of the first field magnet (70) can be changed by the field magnetic flux (M50).
- M50 field magnetic flux
- a first magnetized state in which the direction of the magnetic force of the first field magnet (70) is forward, and a demagnetized state in which the magnetic force of the first field magnet (70) becomes substantially zero.
- the second magnetized state in which the direction of the magnetic force of the first field magnet (70) is opposite.
- six operation modes can be realized, so that the control of the rotating electric machine (2) can be diversified.
- a second aspect of the present disclosure is that in the rotating electromachine of the first aspect, the stator (20) has a second field magnet (60) housed in the field slot (35b).
- the second field magnet (60) is a rotating electric machine that is magnetically arranged in parallel with the first field magnet (70) and whose magnetic pole surface faces the circumferential direction.
- the maximum value of the coercive force of the first field magnet (70) is set to the second value within the operating temperature range of the rotary electric machine. It is a rotating electric machine that is smaller than the minimum value of the coercive force of the field magnet (60).
- the second field magnet (60) is prevented from changing the magnetic force of the second field magnet (60) due to the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) as much as possible. Can be configured. As a result, the first magnetized state, the demagnetized state, and the second magnetized state can be appropriately switched, and the rotating electric machine (2) can be appropriately controlled.
- a fourth aspect of the present disclosure is that in the rotating electromachine of the second or third aspect, the first field magnet (70) is the second field magnet (60) in the field slot (35b). ) Is a rotating electric machine arranged on the side farther from the rotor (10).
- the second field magnet (60) is located farther from the rotor (10) than the first field magnet (70) in the field slot (35b).
- the two-field magnet (60) can be brought closer to the rotor (10).
- the magnetic flux of the second field magnet (60) is easily interlinked with the rotor (10), so that the magnetic flux of the second field magnet (60) can be effectively used.
- a fifth aspect of the present disclosure is that in the rotary electromachine of the fourth aspect, the field winding (50) is more said than the first field magnet (70) in the field slot (35b). It is a rotating electric machine located on the side far from the rotor (10).
- a second field magnet (60) is interposed between the field winding (50) and the first field magnet (70) in the field slot (35b). 1
- the field magnet (70) can be brought closer to the field winding (50).
- the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) can be efficiently passed through the first field magnet (70), so that the first field magnet (70) due to the field magnetic flux (M50) can be passed. It is possible to facilitate the change of the magnetic flux of.
- a sixth aspect of the present disclosure is that in the rotating electromachine of the fifth aspect, the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70) is the rotation of the second field magnet (60).
- a winding accommodating portion (350) having a circumferential length (LC60) or less of a portion far from the child (10) and accommodating the field winding (50) of the field slots (35b). ) Is a rotating electric machine having a circumferential length (LC350) or less of a portion near the rotor (10).
- the circumferential end of the first field magnet (70) is from the second field magnet (60). It can be prevented from squeezing out. As a result, it is possible to suppress the generation of fringing magnetic flux at the circumferential end of the first field magnet (70), so that the demagnetization of the first field magnet (70) due to the fringing magnetic flux can be reduced. Can be done. In this way, the magnetic flux of the first field magnet (70) can be effectively used when operating with a constant magnetic force.
- a seventh aspect of the present disclosure is that in the rotary electromachine of the fourth aspect, the field winding (50) is more said than the second field magnet (60) in the field slot (35b). Arranged on the side farther from the rotor (10), the first field magnet (70) is farther from the rotor (10) than the field winding (50) in the field slot (35b). It is a rotating electric machine placed on the side.
- the second field magnet (60) is more than the case where the second field magnet (60) is interposed between the field winding (50) and the first field magnet (70) in the field slot (35b). 1
- the field magnet (70) can be brought closer to the field winding (50).
- the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) can be efficiently passed through the first field magnet (70), so that the first field magnet (70) due to the field magnetic flux (M50) can be passed. It is possible to facilitate the change of the magnetic flux of.
- the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70) is the field of the field slot (35b). It is a rotating electric machine having a circumferential length (LC350) or less of a portion of the winding accommodating portion (350) in which the winding (50) is accommodated on the side far from the rotor (10).
- the circumferential end of the first field magnet (70) is eaten from the winding accommodating portion (350). It can be prevented from squeezing out. As a result, it is possible to suppress the generation of fringing magnetic flux at the circumferential end of the first field magnet (70), so that the demagnetization of the first field magnet (70) due to the fringing magnetic flux can be reduced. Can be done. In this way, the magnetic flux of the first field magnet (70) can be effectively used.
- a ninth aspect of the present disclosure is that in the rotary electromachine of the fourth aspect, the field winding (50) is more said than the second field magnet (60) in the field slot (35b). Arranged on the side far from the rotor (10), the first field magnet (70) is wound in the field slot (35b) without being sandwiched between the field windings (50). It is a rotating electric machine that is arranged on at least one of both sides of the wire (50) in the circumferential direction and is magnetized in the radial direction.
- a second field magnet (60) is interposed between the field winding (50) and the first field magnet (70) in the field slot (35b). 1
- the field magnet (70) can be brought closer to the field winding (50).
- the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) can be efficiently passed through the first field magnet (70), so that the first field magnet (70) due to the field magnetic flux (M50) can be passed. It is possible to facilitate the change of the magnetic flux of.
- a tenth aspect of the present disclosure is that in the rotating electric machine of the first aspect, the rotor (10) has a second field magnet (60), and the field slot (35b) has the field.
- the first field slot (35c) accommodating the magnetic winding (50) and the first field magnet (70), and the field winding (50) and the second field magnet (60) It is a rotating electric machine including a second field slot (35d) for accommodating.
- the first field magnet (70) is more than the case where both the first field magnet (70) and the second field magnet (60) are housed in all the field slots (35b). And the number of second field magnets (60) can be reduced.
- the eleventh aspect of the present disclosure is that in the rotary electric machine of the tenth aspect, the first field slot (35c) and the second field slot (35d) sandwich the armature slot (35a). Adjacent rotating electric machines.
- a twelfth aspect of the present disclosure is that in the rotary electric machine of the tenth or eleventh aspect, in the first field slot (35c), the first field magnet (70) is the field winding (the field winding (70).
- the second field magnet (60) is located closer to the rotor (10) than the rotor (10), and in the second field slot (35d), the second field magnet (60) is more than the field winding (50). It is a rotating electric machine arranged on the side closer to the rotor (10).
- the first field magnet (70) in the first field slot (35c), is arranged on the side farther from the rotor (10) than the field winding (50).
- the field magnet (70) can be moved away from the rotor (10). This makes it difficult to demagnetize the first field magnet (70).
- the field winding (50) is arranged by arranging the second field magnet (60) closer to the rotor (10) than the field winding (50). ), The second field magnet (60) can be brought closer to the rotor (10) than when the second field magnet (60) is arranged on the side farther from the rotor (10). As a result, the magnetic flux of the second field magnet (60) is easily interlinked with the rotor (10), so that the magnetic flux of the second field magnet (60) can be effectively used.
- a thirteenth aspect of the present disclosure relates to a compressor, which comprises a rotating electric machine according to any one of the first to twelfth aspects.
- the fourteenth aspect of the present disclosure relates to a freezing device, which includes the compressor of the thirteenth aspect.
- a fifteenth aspect of the present disclosure relates to a vehicle, which vehicle comprises a rotating electric machine according to any one of the first to twelfth aspects.
- FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the rotary electromechanical device of the first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a main part of the rotary electric machine according to the first embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the flow of magnetic flux in the first magnetic force control of the first embodiment.
- FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the flow of magnetic flux in the second magnetic force control of the first embodiment.
- FIG. 5 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the first rotation control of the first embodiment.
- FIG. 6 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the second rotation control of the first embodiment.
- FIG. 7 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the third rotation control of the first embodiment.
- FIG. 8 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the fourth rotation control of the first embodiment.
- FIG. 9 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the fifth rotation control of the first embodiment.
- FIG. 10 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the sixth rotation control of the first embodiment.
- FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the rotary electromechanical device according to the second embodiment.
- FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a main part of the rotary electric machine according to the second embodiment.
- FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating the flow of magnetic flux in the first magnetic force control of the second embodiment.
- FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the flow of magnetic flux in the second magnetic force control of the second embodiment.
- FIG. 15 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the first rotation control of the second embodiment.
- FIG. 16 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the second rotation control of the second embodiment.
- FIG. 17 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the third rotation control of the second embodiment.
- FIG. 18 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the fourth rotation control of the second embodiment.
- FIG. 19 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the fifth rotation control of the second embodiment.
- FIG. 20 is a schematic view illustrating the flow of magnetic flux in the sixth rotation control of the second embodiment.
- FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a main part of the rotary electric machine according to the third embodiment.
- FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the rotary electromechanical device according to the fourth embodiment.
- FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the rotary electromechanical device according to the fifth embodiment.
- FIG. 24 is a vertical cross-sectional view illustrating the configuration of the compressor.
- FIG. 25 is a piping system diagram illustrating the configuration of the refrigerating apparatus.
- FIG. 26 is a schematic view illustrating the configuration of the vehicle.
- FIG. 1 illustrates the configuration of the rotary electromechanical device (1) of the first embodiment.
- This rotating electromechanical device (1) includes a rotating electromechanical device (2), a control unit (3), and a shaft (4).
- the rotating electric machine (2) constitutes an inner rotor type motor.
- the rotating electric machine (2) constitutes a hybrid field flux switching motor (HEFSM).
- HEFSM hybrid field flux switching motor
- the rotating electric machine (2) that constitutes an electric motor can be used for automobiles, air conditioners, etc., and the shaft (4) connected to the rotor (10), which will be described later, is used to connect the transmission and air conditioner of the automobile. Drives compressors, etc.
- the "axial direction” is the direction of the rotation center axis (P) of the rotor (10), and specifically, the direction of the axial center of the shaft (4) described later.
- the "radial direction” is a direction orthogonal to the axial direction
- the “circumferential direction” is a direction along the rotation direction of the rotor (10).
- the “diameter outside” is the side farther from the rotation center axis (P), and the “diameter inside” is the side closer to the rotation center axis (P).
- a “cross section” is a cross section that is orthogonal to the axial direction.
- the rotating electric machine (2) includes a rotor (10) and a stator (20), and is housed in a casing (not shown).
- the stator (20) faces the rotor (10) with a predetermined gap (G) in between.
- the rotor (10) has a rotor core (11).
- the rotor core (11) is made of a soft magnetic material.
- the rotor core (11) is composed of a laminated core in which a large number of core members produced by punching an electromagnetic steel plate by press working are laminated in the axial direction.
- the rotor core (11) is formed in a gear shape when viewed from the axial direction.
- the rotor core (11) has a rotor yoke (12) and a plurality of protrusions (13).
- the rotor core (11) is provided with 10 protrusions (13).
- the rotor yoke (12) is formed in a columnar shape.
- the plurality of protrusions (13) project radially outward from the rotor yoke (12).
- the plurality of protrusions (13) are arranged at equal pitches in the circumferential direction and face the stator (20) with a slight gap (G).
- a through hole (15) is provided in the center of the rotor yoke (12). The shaft (4) is inserted into the through hole (15) and fixed.
- the plurality of protrusions (13) are provided to make the magnetic resistance different depending on the relative position of the rotor (10) with respect to the stator (20). Therefore, the plurality of protrusions (13) do not necessarily have to be exactly aligned at equal pitches.
- the shape of the rotor (10) when viewed from the axial direction may be another shape other than the gear shape.
- the shape of the rotor (10) may be made into a perfect circle by providing a thin-walled rotor core (not shown) in the recess formed between the protrusions (13) of the rotor core (11). ..
- the stator (20) includes a stator core (30), a plurality of armature windings (40), a plurality of field windings (50), a plurality of first field magnets (70), and a plurality of magnets. It has a second field magnet (60).
- the stator core (30) has 12 armature windings (40), 12 field windings (50), and 12 first field magnets (70). , Twelve second field magnets (60) are provided.
- the stator core (30) is made of a soft magnetic material and is formed in a substantially annular shape.
- the stator core (30) is composed of a laminated core in which a large number of core members produced by punching an electromagnetic steel plate by press working are laminated in the axial direction.
- the stator core (30) has a stator yoke (31) and a plurality of teeth (32).
- 24 teeth (32) are provided on the stator core (30).
- the stator yoke (31) is formed in an annular shape and constitutes the outer peripheral portion of the stator core (30).
- the plurality of teeth (32) project radially inward from the inner peripheral surface of the stator yoke (31). Further, the plurality of teeth (32) are arranged at equal pitches in the circumferential direction around the rotation center axis (P). As a result, a plurality of slots (35) are formed between the plurality of teeth (32).
- the plurality of slots (35) formed between the plurality of teeth (32) are roughly divided into an armature slot (35a) and a field slot (35b).
- the armature slot (35a) is a slot (35) adjacent to each other by skipping one of the plurality of slots (35) in the circumferential direction
- the field slot (35b) is a plurality of slots (35). ) Except for the field slot (35b).
- armature slots (35a) and field slots (35b) alternate in the circumferential direction.
- 24 slots (35) are provided in the stator core (30). Of the 24 slots (35), 12 adjacent slots (35) are configured as 12 armature slots (35a) by skipping one in the circumferential direction, and the remaining 12 slots (35) are 12 Consists of field field slots (35b).
- the reference code of the component is branched. It is numbered. For example, the reference code for a particular tooth (32) is written as "32-1".
- the plurality of armature windings (40) have similar configurations to each other.
- the armature winding (40) is housed in the armature slot (35a).
- the armature winding (40) is supplied with an alternating armature current (i40) to generate a rotating magnetic field for rotating the rotor (10).
- the armature winding (40) is a three-phase armature winding
- the armature current (i40) supplied to the armature winding (40) is a three-phase alternating current.
- the plurality of armature windings (40) are accommodated in the plurality of armature slots (35a) and wound around the plurality of teeth (32). Specifically, for a pair of teeth (32) sandwiched between a pair of adjacent armature slots (35a) in the circumferential direction (hereinafter referred to as "a pair of armature teeth (32a)"), 1 Two armature windings (40) are wound.
- a pair of armature teeth (32a) is considered as one tooth, to which one armature winding (40) is wound in a concentrated winding.
- the armature winding (40) is wound around a pair of armature teeth (32a) with a shaft along the radial direction as a winding shaft.
- the armature winding (40-1) has two teeth sandwiched between two adjacent armature slots (35a-1, 35a-2) in the circumferential direction. It is wound around a pair of armature teeth (32a) composed of (32-1,32-2).
- the plurality of field windings (50) have similar configurations to each other.
- the field winding (50) is housed in the field slot (35b). Then, the field winding (50) is supplied with a DC field current (i50) to generate a field magnetic flux (M50).
- a plurality of field windings (50) are housed in a plurality of field slots (35b) and wound around a plurality of teeth (32).
- a pair of field teeth (32b) 1 Two field windings (50) are wound.
- a pair of field teeth (32b) is regarded as one tooth, and one field winding (50) is wound around it in a concentrated winding.
- the field winding (50) is wound around a pair of field teeth (32b) with an axis along the radial direction as a winding axis.
- the field winding (50-1) has two field windings (50-1) sandwiched between two adjacent field slots (35b-1, 35b-2) in the circumferential direction. It is wound around a pair of field teeth (32b) composed of teeth (32-2,32-3).
- a plurality of field windings (50) are connected in series or in parallel so that a common field current (i50) flows through the plurality of field windings (50). Then, the plurality of field windings (50) are formed into a plurality of pairs of field teeth (32b) so that the winding directions of the two adjacent field windings (50) in the circumferential direction are opposite to each other. It is wound.
- the field magnetic flux (M50) generated around the field winding (50) housed in the field slot (35b) includes the magnetic flux circulating in the stator core (30) and the rotor core (rotor core). 11) and the magnetic flux interlinking with it are included.
- the magnetic flux circulating in the stator core (30) of the field magnetic flux (M50) is described as “short-circuit magnetic flux (M51)", and the rotor core (11) of the field magnetic flux (M50) is described.
- the magnetic flux interlinking with is described as "interlinkage magnetic flux (M52)”.
- the short-circuit magnetic flux (M51) passes through the first field magnet (70).
- the interlinkage magnetic flux (M52) passes through the rotor core (11).
- the short-circuit magnetic flux (M51) is used for magnetizing the first field magnet (70).
- the interlinkage magnetic flux (M52) contributes to the improvement of the rotational torque of the rotor (10).
- the plurality of first field magnets (70) have similar configurations to each other.
- the first field magnet (70) is housed in the field slot (35b).
- the first field magnet (70) has a rectangular cross section and has a constant circumferential length from the inside in the radial direction to the outside in the radial direction.
- the axial length of the first field magnet (70) is substantially the same as the axial length of the stator core (30).
- the first field magnet (70) is magnetically arranged in parallel with the second field magnet (60) corresponding to the first field magnet (70). With such a configuration, the flow direction of the magnetic flux of the first field magnet (70) can be the same as or opposite to the flow direction of the magnetic flux of the second field magnet (60).
- the magnetic force of the first field magnet (70) can be changed by the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) corresponding to the first field magnet (70). Specifically, the field magnetizing amount and direction of the first field magnet (70) are changed by the field magnetic flux (M50) of the field winding (50), and the magnetic force can be changed by this change.
- the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b) passes through the first field magnet (70) of the field slot (35b).
- the magnitude and direction of the magnetic force of the first field magnet (70) can be changed by the short-circuit magnetic flux (M51) passing through the first field magnet (70).
- the first field magnet (70) is in a magnetized state, that is, the magnitude of magnetization after the short-circuit magnetic flux (M51) is removed by the short-circuit magnetic flux (M51) passing through the first field magnet (70).
- the magnet and direction can be changed.
- increasing or maximizing the magnitude of magnetization is called “magnetization”
- decreasing the magnitude of magnetization or making the magnetization almost zero is “demagnetization”. It is said to "make” or "demagnetize”.
- the first field magnet (70) is arranged radially outside the second field magnet (60). Then, the first field magnet (70) is magnetized so that the magnetic pole surface faces the circumferential direction. In other words, the first field magnet (70) can be magnetized in the circumferential direction, and the magnetization direction can be set along the circumferential direction. Further, in this example, the plurality of first field magnets (70) are magnetized so that the magnetic pole surfaces having the same polarity face each other in the circumferential direction. In other words, the plurality of first field magnets (70) are attached so that their magnetization directions are along the circumferential direction and the magnetic pole surfaces of different polarities are alternately directed to one side of the circumferential direction. Be magnetized.
- the magnetic flux of the first field magnet (70) includes a magnetic flux circulating in the stator core (30) and a magnetic flux interlinking with the rotor core (11).
- first magnet magnetic flux (M70) the magnetic flux of the first field magnet (70)
- second short-circuit magnetic flux (M71) the magnetic flux circulating in the stator core (30) of the first magnet magnetic flux (M70)
- first interlinkage magnetic flux (M72) the magnetic flux interlinking with the rotor core
- the plurality of second field magnets (60) have similar configurations to each other.
- the second field magnet (60) is housed in the field slot (35b).
- the second field magnet (60) has a trapezoidal cross section, and the circumferential length gradually increases from the radial inner side to the radial outer side.
- the axial length of the second field magnet (60) is approximately the same as the axial length of the stator core (30).
- the shape of the cross section of the second field magnet (60) is not limited to the trapezoidal shape.
- the magnetic pole surface of the second field magnet (60) faces in the circumferential direction.
- the second field magnet (60) is magnetized in the circumferential direction, and the magnetization direction is along the circumferential direction.
- the plurality of second field magnets (60) are arranged in the plurality of field slots (35b) so that the magnetic pole surfaces having the same polarity face each other in the circumferential direction.
- the plurality of second field magnets (60) are magnetized so that their magnetization directions are along the circumferential direction, and are arranged so as to alternately face magnetic pole surfaces having different polarities toward one side in the circumferential direction.
- the magnetic flux of the second field magnet (60) includes a magnetic flux circulating in the stator core (30) and a magnetic flux interlinking with the rotor core (11).
- the magnetic flux of the second field magnet (60) is described as “second magnetic flux (M60)”
- the magnetic flux circulating in the stator core (30) of the second magnet magnetic flux (M60) is referred to as “second magnetic flux (M60)”.
- the magnetic flux interlinking with the rotor core (11) of the second magnet magnetic flux (M60) is described as “second interlinkage magnetic flux (M62)”.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70) corresponds to the first field magnet (70) of the second field magnet (60).
- the magnetization direction of the first field magnet (70) when it is in the same direction as the flow direction of the two-chain magnetic flux (M62) is described as "forward direction”.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70) corresponds to the first field magnet (70)
- the second interlinkage magnetic flux (60) of the second field magnet (60) corresponds to the first field magnet (70).
- the magnetization direction of the first field magnet (70) when it is opposite to the flow direction of M62) is described as "reverse direction”.
- the "second field magnet (60) corresponding to the first field magnet (70)” is a second field magnet housed in a common field slot (35b) together with the first field magnet (70). It is a magnet (60).
- the first field magnet (70) can be switched between a magnetized state and a demagnetized state by changing the magnetic force with the field magnetic flux (M50).
- the magnetized state is a state having an effective magnetic force.
- the demagnetized state is a state in which the magnetic force is substantially zero.
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70) interlinks with the rotor core (11), and in the demagnetized state, the first field magnet (70) The first interlinkage magnetic flux (M72) does not interlink with the rotor core (11).
- the magnetized state includes the first magnetized state in which the direction of the magnetic force of the first field magnet (70) is the forward direction (magnetism direction) and the direction of the magnetic force of the first field magnet (70) (magnetism).
- the second magnetized state in which the direction) is opposite is included.
- the second field magnet (60) is configured so that the change in magnetic force due to the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) does not occur as much as possible.
- the first field magnet (70) is configured such that the magnetic force is changed by the field magnetic flux (M50) of the field winding (50).
- the maximum value of the coercive force of the first field magnet (70) is smaller than the minimum value of the coercive force of the second field magnet (60). ..
- the upper limit of the operating temperature range of the rotary electric machine (2) is 100 ° C., 150 ° C., or 200 ° C.
- the lower limit of the operating temperature range of the rotary electric machine (2) is 0 ° C., -50 ° C. Is one of.
- the product of the "residual magnetic flux density of the second field magnet (60)" and the “magnetic pole area of the second field magnet (60)” is “the residual magnetic flux density of the first field magnet (70)”. It may be larger than the product of "the magnetic flux area of the first field magnet (70)”.
- the second field magnet (60) is a magnet in which an irreversible magnetic force change does not substantially occur when a field current (i50) flows through the field winding (50).
- the second field magnet (60) also includes a magnet in which a slight irreversible magnetic force change unintentionally occurs during operation.
- the second field magnet (60) is a magnet in which an irreversible magnetic force change is relatively unlikely to occur when a field current (i50) flows through the field winding (50).
- the second field magnet (60) has an irreversible magnetic force change when a field current (i50) flows through the field winding (50) than the first field magnet (70). It is a magnet that does not easily occur.
- the second field magnet (60) is a magnet used in a constant magnetizing direction.
- the second field magnet (60) is preferably a magnet used with a change in magnetic permeability of 5% or less.
- the first field magnet (70) is a magnet in which an irreversible magnetic force change occurs when a field current (i50) flows through the field winding (50).
- the first field magnet (70) is a magnet in which an irreversible magnetic force change is relatively likely to occur when a field current (i50) flows through the field winding (50).
- the first field magnet (70) may be a magnet used with a change in the magnetizing direction.
- the first field magnet (70) may be a magnet having a coercive force of 1/2 or less of that of the second field magnet (60) at room temperature (for example, 25 ° C.).
- the first field magnet (70) is a magnet used with a change in magnetic permeability of about 30% or more (preferably 50% or more).
- FIG. 2 illustrates the configuration in the field slot (35b) in the first embodiment.
- the field slot (35b) includes a winding accommodating portion (350) accommodating a field winding (50), a second magnet accommodating portion (351) accommodating a second field magnet (60), and a first. It includes a first magnet accommodating portion (352) accommodating a field magnet (70).
- the first magnet accommodating portion (352) is arranged radially outside the second magnet accommodating portion (351), and the winding accommodating portion (350) is arranged from the second magnet accommodating portion (351). Is also arranged on the outside in the radial direction.
- the first field magnet (70) is arranged radially outside the second field magnet (60) in the field slot (35b), and the field winding. (50) is arranged radially outside the first field magnet (70) in the field slot (35b).
- the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70) is equal to or less than the circumferential length (LC60) of the radially outer portion of the second field magnet (60). Moreover, it is equal to or less than the circumferential length (LC350) of the radial inner portion of the winding accommodating portion (350) of the field slot (35b).
- the first magnet accommodating portion (352) communicates with the second magnet accommodating portion (351), and the winding accommodating portion (350) communicates with the second magnet accommodating portion (351). ..
- the first field magnet (70) is adjacent to the radial outer side of the second field magnet (60), and the field winding (50) is adjacent to the radial outer side of the first field magnet (70).
- the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70) is the same as the circumferential length (LC60) of the radial outer portion of the second field magnet (60), and the winding accommodation is accommodated. It is shorter than the circumferential length (LC350) of the radial inner part of the part (350).
- the radial length (LR70) of the first field magnet (70) is shorter than the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70). Further, the radial length (LR70) of the first field magnet (70) is the radial length (LR60) of the second field magnet (60) and the radial length (350) of the winding accommodating portion (350). LR350) shorter than each.
- the second field magnet (60) faces the rotor core (11) with a predetermined gap (G). Therefore, a strong demagnetizing field is likely to be applied to the second field magnet (60) due to frying magnetic flux or the like. Therefore, it is desirable to increase the coercive force of the second field magnet (60).
- the second field magnet (60) may be a magnet using a rare earth element (so-called rare earth magnet). Specifically, it is desirable that the second field magnet (60) is a rare earth magnet (neodymium-iron-boron type magnet) containing neodymium, iron and boron as main components. Further, the second field magnet (60) is preferably a sintered magnet.
- the second field magnet (60) may be a bond magnet.
- the first field magnet (70) may be a neodymium-iron-boron type magnet like the second field magnet (60). Further, the first field magnet (70) may be an alnico magnet, a samarium-cobalt magnet, or a ferritic magnet.
- control unit (3) supplies the armature current (i40) to the armature winding (40) and supplies the field current (i50) to the field winding (50). Then, the control unit (3) controls the operation of the rotating electric machine (2) by controlling the armature current (i40) and the field current (i50).
- the control unit (3) has a power supply (81) and a control circuit (82).
- the power supply (81) has an armature power supply unit (81a) and a field power supply unit (81b).
- the armature power supply unit (81a) is electrically connected to a plurality of armature windings (40). Then, the armature power supply unit (81a) supplies an alternating armature current (i40) to the plurality of armature windings (40) in response to the control by the control circuit (82).
- a well-known power supply configuration can be adopted for the configuration of the armature power supply unit (81a).
- the armature power supply unit (81a) may be configured by an inverter.
- the field power supply unit (81b) is electrically connected to a plurality of field windings (50). Then, the field power supply unit (81b) supplies a direct current field current (i50) to the plurality of field windings (50) in response to the control by the control circuit (82).
- a well-known power supply configuration can be adopted for the configuration of the field power supply unit (81b).
- the field power supply unit (81b) may be configured by an inverter.
- the field current (i50) supplied at the time of magnetizing / demagnetizing the first field magnet (70) may be a pulsed direct current having a very short flowing time.
- the control circuit (82) controls the operation of the rotating electric machine (2) by controlling the power supply (81). Specifically, in the control circuit (82), the rotating electric machine (2) performs a desired operation based on the outputs of various sensors (not shown) that detect various parameters of the rotating electric machine (2).
- the power supply (81) is controlled so as to.
- the control circuit (82) is composed of a processor and a memory that is electrically connected to the processor and stores programs and information for operating the processor.
- the control unit (3) of the first embodiment has a first magnetic force control, a second magnetic force control, a first rotation control, a second rotation control, a third rotation control, a fourth rotation control, and a fifth rotation.
- the control and the sixth rotation control are selectively performed.
- armature slot (35a-1) armature slot (35a-2)
- armature slot (35a-3) armature slot (35a-3)
- the first field slot (35b) arranged between the first and second armature slots (35a-1,35a-2) is referred to as a "field slot (35b-1)”.
- the second field slot (35b) arranged between the second and third armature slots (35a-2,35a-3) is referred to as a "field slot (35b-2)". ..
- first teeth (32) sandwiched between the first armature slot (35a-1) and the first field slot (35b-1) are referred to as "teeth (32-1)". It is described as.
- the second tooth (32) sandwiched between the first field slot (35b-1) and the second armature slot (35a-2) is described as “teeth (32-2)".
- the third tooth (32) sandwiched between the second armature slot (35a-2) and the second field slot (35b-2) is described as "teeth (32-3)”.
- the fourth tooth (32) sandwiched between the second field slot (35b-2) and the third armature slot (35a-3) is described as "teeth (32-4)". do.
- first field magnet (70) and the second field magnet (60) accommodated in the first field slot (35b-1) are referred to as “first field magnet (70-1)” and “.
- Second field magnet (60-1) The first field magnet (70) and the second field magnet (60) accommodated in the second field slot (35b-2) are referred to as “first field magnet (70-2)” and “second field magnet (70-2)”.
- Field magnet (60-2) Field magnet (60-2) ".
- FIG. 3 illustrates the flow of magnetic flux in the first magnetic force control of the first embodiment.
- the control unit (3) supplies a field current (i50) to a plurality of field windings (50). Then, in the control unit (3), in each of the plurality of field slots (35b), the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b) is the field slot (35b).
- the field current (i50) supplied to the plurality of field windings (50) is controlled so as to pass through the first field magnet (70) in the forward direction. As a result, the first field magnet (70) is magnetized in the forward direction in each of the plurality of field slots (35b).
- the field current (i50) supplied to the field winding (50) in the first magnetic force control is a quasi-impulse current (pulse-like) in which the flowing time is extremely short (for example, less than 10 msec). DC current).
- the absolute value of the field current (i50) supplied to the field winding (50) in the first magnetic force control is determined in the rotation control (specifically, the second, fourth, sixth rotation control) described later. It is larger than the absolute value of the field current (i50) supplied to the field winding (50).
- the absolute value of the field current (i50) in the first magnetic force control is about 1.5 to 10 times the maximum value of the field current (i50) in the rotation control.
- control unit (3) winds the field current (i50) in the field winding (50) so that the high level period (energization period) of the field current (i50) continues for a predetermined time in the first magnetic force control. ) May be supplied. Further, the control unit (3) winds the field current (i50) in the field winding so that the field current (i50) becomes a plurality of continuous pulses at predetermined intervals in a predetermined period in the first magnetic force control. It may be supplied to (50).
- the control unit (3) supplies the armature current (i40) to the plurality of armature windings (40) as needed.
- the armature current (i40) may be supplied in the first magnetic force control.
- the details of the magnetic flux in the first magnetic force control are as follows.
- Short-circuit magnetic flux In the first magnetic field control, the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) is changed from the stator yoke (31) to the teeth (32-2) and the first field magnet. It passes through (70-1) and teeth (32-1) in order, and returns to the stator yoke (31). Thus, the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) is clockwise around the field winding (50) of the field slot (35b-1). Circulate to.
- the flow direction of the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1). ) Is the opposite of the flow direction.
- the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the interlinkage magnetic flux of the field winding (50) of the field slot (35b-1). It is the opposite direction of the flow direction of (M52).
- Second short-circuit magnetic flux In the first magnetic field control, the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1) is changed from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the first field magnet. It passes through (70-1) and teeth (32-2) in order, and returns to the second field magnet (60-1). In this way, the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1) clocks around the second field magnet (60-1) and the first field magnet (70-1). It circulates in the clockwise direction. The flow direction of the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-2) is opposite to the flow direction of the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1). be.
- Second interlinkage magnetic flux In the first magnetic field control, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) is from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M62). It passes through 11), the teeth (32-3), the stator yoke (31), and the teeth (32-2) in this order, and returns to the second field magnet (60-1). In this way, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the counterclockwise direction. The flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-2) is opposite to the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1). The direction.
- ⁇ Effect of first magnetic force control> As described above, by controlling the first magnetic field, the magnitude and direction of the magnetic force of the first field magnet (70) are changed so that the magnetic force of the first field magnet (70) becomes stronger in the forward direction. Can be made to. Specifically, when the state of the first field magnet (70) is the "first magnetized state in which the magnetization direction of the first field magnet (70) is in the forward direction", the first field magnet (70) ) Can strengthen the magnetic force acting in the forward direction. Further, when the state of the first field magnet (70) is the "second magnetized state in which the magnetization direction of the first field magnet (70) is opposite", the reverse of the first field magnet (70). The magnetic force acting in the direction can be weakened. Further, the state of the first field magnet (70) can be switched from the second magnetized state to the demagnetized state, and further, the demagnetized state can be switched to the first magnetized state.
- FIG. 4 illustrates the flow of magnetic flux in the second magnetic force control of the first embodiment.
- the control unit (3) supplies a field current (i50) to a plurality of field windings (50). Then, in the control unit (3), in each of the plurality of field slots (35b), the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b) is the field slot (35b).
- the field current (i50) supplied to the plurality of field windings (50) is controlled so as to pass through the first field magnet (70) of the above in the opposite direction. As a result, the first field magnet (70) is magnetized in the opposite direction in each of the plurality of field slots (35b).
- the field current (i50) supplied to the field winding (50) in the second magnetic force control is a quasi-impulse current (which has an extremely short flowing time). It is a pulsed direct current).
- the absolute value of the field current (i50) supplied to the field winding (50) in the second magnetic force control is determined in the rotation control (specifically, the second, fourth, and sixth rotation controls) described later. It is larger than the absolute value of the field current (i50) supplied to the field winding (50).
- the absolute value of the field current (i50) in the second magnetic force control is about 1.5 to 10 times the maximum value of the field current (i50) in the rotation control.
- the control unit (3) supplies the armature current (i40) to the plurality of armature windings (40) as needed.
- the armature current (i40) may be supplied in the second magnetic force control.
- the details of the magnetic flux in the second magnetic force control are as follows.
- Short-circuit magnetic flux The flow direction of the short-circuit magnetic flux (M51) in the second magnetic force control is opposite to the flow direction of the short-circuit magnetic flux (M51) in the first magnetic force control.
- the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) is changed from the stator yoke (31) to the teeth (32-1). It passes through the first field magnet (70-1) and teeth (32-2) in order, and returns to the stator yoke (31).
- the flow direction of the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1). ) Is the opposite of the flow direction.
- Interlinkage magnetic flux> The flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) in the second magnetic force control is opposite to the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) in the first magnetic force control. Specifically, in the second magnetic force control, the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) is changed from the stator yoke (31) to the teeth (32-1). , Rotor core (11), teeth (32-3) in order, and return to the stator yoke (31).
- the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) circulates counterclockwise between the stator core (30) and the rotor core (11).
- the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the interlinkage magnetic flux of the field winding (50) of the field slot (35b-1). It is the opposite direction of the flow direction of (M52).
- the second magnet magnetic flux (M60) in the second magnetic force control (specifically, the second short-circuit magnetic flux (M61) and the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the first magnetic force control. Is.
- ⁇ Effect of second magnetic force control> As described above, by controlling the second magnetic force, the magnitude and direction of the magnetic force of the first field magnet (70) are changed so that the magnetic force of the first field magnet (70) becomes stronger in the opposite direction. Can be made to. Specifically, when the state of the first field magnet (70) is the "first magnetized state in which the magnetization direction of the first field magnet (70) is in the forward direction", the first field magnet (70) ) Can weaken the magnetic force acting in the forward direction. Further, when the state of the first field magnet (70) is the "second magnetized state in which the magnetization direction of the first field magnet (70) is opposite", the reverse of the first field magnet (70). The magnetic force acting in the direction can be strengthened. Further, the state of the first field magnet (70) can be switched from the first magnetized state to the demagnetized state, and further, the demagnetized state can be switched to the second magnetized state.
- the direction in which the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60) passes through the first field magnet (70) is the opposite direction (specifically, the first field magnet).
- the magnet (70) is in the opposite direction of the magnetization direction).
- the absolute value of the field current (i50) in the second magnetic force control can be made smaller than the absolute value of the field current (i50) in the first magnetic force control, and the copper loss of the rotating electric machine (2) can be reduced. Can be reduced.
- the absolute value of the field current (i50) in the second magnetic force control can be set to 1/2 of the absolute value of the field current (i50) in the first magnetic force control.
- FIG. 5 illustrates the flow of magnetic flux in the first rotation control of the first embodiment.
- the magnetization direction of the first field magnet (70) is set in the forward direction in each of the plurality of field slots (35b).
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70) in the field slot (35b) is changed to the second field magnet (60) of the field slot (35b). It is in the same direction as the flow direction of the two-chain magnetic flux (M62).
- the control unit (3) supplies the armature current (i40) to the plurality of armature windings (40). As a result, the rotor (10) rotates. The control unit (3) does not supply the field current (i50) to the plurality of field windings (50).
- the details of the magnetic flux in the first rotation control are as follows.
- the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1) is from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-1) and the stator yoke (31). ), Passes through the teeth (32-2) in order, and returns to the first field magnet (70-1).
- the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1) circulates clockwise around the field winding (50) of the field slot (35b-1).
- the flow direction of the first field magnet (70-2) to the first short-circuit magnetic flux (M71) is opposite to that of the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1). be.
- ⁇ Magnetic flux of the first field magnet First interlinkage magnetic flux>
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1,70-2) is from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M72). 11), Teeth (32-3), 1st field magnet (70-2), Teeth (32-4), stator yoke (31), Teeth (32-2) in order, 1st field Return to magnet (70-1).
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1, 70-2) circulates in the counterclockwise direction between the stator core (30) and the rotor core (11). ..
- Second short-circuit magnetic flux In the first rotation control, the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1) is from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the stator yoke (31). ), Passes through the teeth (32-2) in order, and returns to the second field magnet (60-1). In this way, the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1) is the field winding (50) of the field slot (35b-1) and the first field magnet (70-1). ) Circulates clockwise. The flow direction of the second field magnet (60-2) to the second short-circuit magnetic flux (M61) is opposite to that of the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1). be.
- Second interlinkage magnetic flux> In the first rotation control, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) and the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-2) are combined. ..
- the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1,60-2) is from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M62). 11), Teeth (32-3), 2nd field magnet (60-2), Teeth (32-4), stator yoke (31), Teeth (32-2), passing through the 2nd field in order. Return to magnet (60-1). In this way, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1,60-2) circulates in the counterclockwise direction between the stator core (30) and the rotor core (11). ..
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70) and the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60) form a rotor core (M62). 11) and chain.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) is the same as the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62). Therefore, a torque corresponding to the sum of the second interlinkage magnetic flux (M62) and the first interlinkage magnetic flux (M72) can be generated in the rotor (10).
- the first rotation control is suitable for low speed / low torque operation.
- the rotating electric machine (2) In low-speed / low-torque operation, the rotating electric machine (2) is controlled so that the rotational speed of the rotor (10) is relatively low and the rotational torque of the rotor (10) is relatively low. ..
- low-speed / low-torque operation is performed in a scene such as city driving.
- FIG. 6 illustrates the flow of magnetic flux in the second rotation control of the first embodiment.
- the short-circuit magnetic flux (M51), the first short-circuit magnetic flux (M71), and the second short-circuit magnetic flux (M61) are generated by the magnetic field generated by the supply of the field current (i50) to the field winding (50). Is gone.
- the magnetization direction of the first field magnet (70) is set in the forward direction in each of the plurality of field slots (35b).
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70) in the field slot (35b) is changed to the second field magnet (60) of the field slot (35b). It is in the same direction as the flow direction of the two-chain magnetic flux (M62).
- the control unit (3) supplies the armature current (i40) to the plurality of armature windings (40). As a result, the rotor (10) rotates. Further, the control unit (3) supplies a field current (i50) to a plurality of field windings (50). Then, in the control unit (3), in each of the plurality of field slots (35b), the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b) is the field.
- the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the interlinkage magnetic flux of the field winding (50) of the field slot (35b-1). It is the opposite direction of the flow direction of (M52).
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1) is changed from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M72). It passes through 11), the teeth (32-3), the stator yoke (31), and the teeth (32-2) in this order, and returns to the first field magnet (70-1).
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the counterclockwise direction.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-2) is opposite to the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1). The direction.
- Second interlinkage magnetic flux In the second rotation control, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) is changed from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M62). It passes through 11), the teeth (32-3), the stator yoke (31), and the teeth (32-2) in this order, and returns to the second field magnet (60-1). In this way, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the counterclockwise direction. The flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-2) is opposite to the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1). The direction.
- the second interlinkage magnetic flux (M62) of the magnet (60) interlinks with the rotor core (11).
- the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) is the same as the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62).
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) is the same as the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62). Therefore, a torque corresponding to the sum of the interlinkage magnetic flux (M52), the first interlinkage magnetic flux (M72), and the second interlinkage magnetic flux (M62) can be generated in the rotor (10).
- the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) can be controlled by controlling the field current (i50), and as a result, the rotor (10) can be controlled.
- the generated torque can be controlled.
- the second rotation control is suitable for low speed / high torque operation.
- the rotating electric machine (2) In low-speed / high-torque operation, the rotating electric machine (2) is controlled so that the rotational speed of the rotor (10) is relatively low and the rotational torque of the rotor (10) is relatively high. ..
- low-speed / high-torque driving is performed in a scene such as steep slope driving, step climbing, or departure.
- FIG. 7 illustrates the flow of magnetic flux in the third rotation control of the first embodiment.
- the first field magnet (70) is set to the demagnetized state in each of the plurality of field slots (35b). As a result, the magnetic force of the first field magnet (70) becomes substantially zero in each of the plurality of field slots (35b).
- the control unit (3) supplies the armature current (i40) to the plurality of armature windings (40). As a result, the rotor (10) rotates. The control unit (3) does not supply the field current (i50) to the plurality of field windings (50).
- the details of the magnetic flux in the third rotation control are as follows.
- the second magnet magnetic flux (M60) in the third rotation control (specifically, the second short-circuit magnetic flux (M61) and the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the first rotation control. Is.
- the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60) interlinks with the rotor core (11).
- torque corresponding to the second interlinkage magnetic flux (M62) can be generated in the rotor (10).
- the third rotation control is suitable for high-speed / low-torque operation.
- the rotating electric machine (2) is controlled so that the rotational speed of the rotor (10) is relatively high and the rotational torque of the rotor (10) is relatively low. ..
- high-speed / low-torque driving is performed in a scene such as highway cruising.
- FIG. 8 illustrates the flow of magnetic flux in the fourth rotation control of the first embodiment.
- the short-circuit magnetic flux (M51) and the second short-circuit magnetic flux (M61) are eliminated by the magnetic field generated by the supply of the field current (i50) to the field winding (50).
- the first field magnet (70) is set to the demagnetized state in each of the plurality of field slots (35b). As a result, the magnetic force of the first field magnet (70) becomes substantially zero in each of the plurality of field slots (35b).
- the control unit (3) supplies the armature current (i40) to the plurality of armature windings (40). As a result, the rotor (10) rotates. Further, the control unit (3) supplies a field current (i50) to a plurality of field windings (50). Then, in the control unit (3), in each of the plurality of field slots (35b), the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b) is the field.
- the field magnetic flux (M50) (specifically, the interlinkage magnetic flux (M52)) in the fourth rotation control is the same as the field magnetic flux (M50) in the second rotation control.
- the second magnet magnetic flux (M60) in the fourth rotation control (specifically, the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the third rotation control.
- the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) and the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60) are the rotor cores (M62). 11) and chain.
- the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) is the same as the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62). Therefore, a torque corresponding to the sum of the interlinkage magnetic flux (M52) and the second interlinkage magnetic flux (M62) can be generated in the rotor (10).
- the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) can be controlled by controlling the field current (i50), and as a result, the rotor (10) can be controlled.
- the generated torque can be controlled.
- the 4th rotation control is suitable for low speed / high torque operation.
- FIG. 9 illustrates the flow of magnetic flux in the fifth rotation control of the first embodiment.
- the magnetization direction of the first field magnet (70) is set in the opposite direction in each of the plurality of field slots (35b).
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70) in the field slot (35b) is changed to the second field magnet (60) of the field slot (35b).
- the direction is opposite to the flow direction of the two-chain magnetic flux (M62).
- the control unit (3) supplies the armature current (i40) to the plurality of armature windings (40). As a result, the rotor (10) rotates. The control unit (3) does not supply the field current (i50) to the plurality of field windings (50).
- the details of the magnetic flux in the fifth rotation control are as follows.
- the flow direction of the first short-circuit magnetic flux (M71) in the fifth rotation control is opposite to the flow direction of the first short-circuit magnetic flux (M71) in the first rotation control.
- the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1) is changed from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-2). It passes through the stator yoke (31) and teeth (32-1) in order, and returns to the first field magnet (70-1). In this way, the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1) circulates counterclockwise around the field winding (50) of the field slot (35b-1). .
- the flow direction of the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-2) is opposite to the flow direction of the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1). be.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) in the fifth rotation control is opposite to the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) in the first rotation control.
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1,70-2) is from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-2) and the stator yoke (M72).
- the second magnet magnetic flux (M60) in the fifth rotation control (specifically, the second short-circuit magnetic flux (M61) and the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the first rotation control. Is.
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70) and the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60) form a rotor core (M62). 11) and chain.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) is opposite to the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62). Therefore, a torque corresponding to the difference between the first interlinkage magnetic flux (M72) and the second interlinkage magnetic flux (M62) can be generated in the rotor (10).
- the fifth rotation control is suitable for high-speed / low-torque operation.
- FIG. 10 illustrates the flow of magnetic flux in the sixth rotation control of the first embodiment.
- the short-circuit magnetic flux (M51), the first short-circuit magnetic flux (M71), and the second short-circuit magnetic flux (M61) are generated by the magnetic field generated by the supply of the field current (i50) to the field winding (50). Is gone.
- the magnetization direction of the first field magnet (70) is set in the opposite direction in each of the plurality of field slots (35b).
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70) in the field slot (35b) is changed to the second field magnet (60) of the field slot (35b).
- the direction is opposite to the flow direction of the two-chain magnetic flux (M62).
- the control unit (3) supplies the armature current (i40) to the plurality of armature windings (40). As a result, the rotor (10) rotates. Further, the control unit (3) supplies a field current (i50) to a plurality of field windings (50). Then, in the control unit (3), in each of the plurality of field slots (35b), the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b) is the field.
- the details of the magnetic flux in the sixth rotation control are as follows.
- the field magnetic flux (M50) (specifically, the interlinkage magnetic flux (M52)) in the sixth rotation control is the same as the field magnetic flux (M50) in the second rotation control.
- ⁇ Magnetic flux of the first field magnet First interlinkage magnetic flux>
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) in the sixth rotation control is opposite to the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) in the second rotation control.
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1) is changed from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-2).
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the clockwise direction.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-2) is opposite to the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1). The direction.
- the second magnet magnetic flux (M60) in the sixth rotation control (specifically, the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the fifth rotation control.
- the second interlinkage magnetic flux (M62) of the magnet (60) interlinks with the rotor core (11).
- the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) is the same as the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62).
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) is opposite to the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62). Therefore, it is possible to generate torque in the rotor (10) according to the difference between the "interlinkage magnetic flux (M52), the second interlinkage magnetic flux (M62), and the sum" and the "first interlinkage magnetic flux (M72)". can.
- the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) can be controlled by controlling the field current (i50), and as a result, the rotor (10) can be controlled.
- the generated torque can be controlled.
- the sixth rotation control is suitable for low speed / high torque operation.
- the sixth rotation control may be omitted. The same applies to other controls.
- the rotary electromechanical device (2) includes a rotor (10) and a stator (20).
- the stator (20) includes a stator core (30), an armature winding (40), a field winding (50), a first field magnet (70), and a second field magnet (60). ) And.
- the stator core (30) is provided with armature slots (35a) and field slots (35b) that are alternately arranged in the circumferential direction.
- the armature winding (40) is housed in the armature slot (35a).
- the field winding (50), the first field magnet (70), and the second field magnet (60) are housed in the field slot (35b).
- the armature winding (40) generates a rotating magnetic field that rotates the rotor (10) by supplying an alternating armature current (i40).
- the field winding (50) generates a field magnetic flux (M50) by being supplied with a direct current field current (i50).
- the magnetic pole surface of the second field magnet (60) faces in the circumferential direction.
- the first field magnet (70) is magnetically arranged in parallel with the second field magnet (60), and the magnetic force can be changed by the field magnetic flux (M50).
- the magnitude and direction of the magnetic force of the first field magnet (70) can be changed by the field magnetic flux (M50).
- M50 field magnetic flux
- a first magnetized state in which the direction of the magnetic force of the first field magnet (70) is forward, and a demagnetized state in which the magnetic force of the first field magnet (70) becomes substantially zero.
- the second magnetized state in which the direction of the magnetic force of the first field magnet (70) is opposite.
- six operation modes can be realized, so that the control of the rotating electric machine (2) can be diversified.
- the stator (20) has a second field magnet (60) housed in the field slot (35b).
- the second field magnet (60) provides a magnetic flux (M60) in a certain direction even when the magnetic force of the first field magnet (70) is substantially zero. Can be done.
- the maximum value of the coercive force of the first field magnet (70) is set to the second field magnet (2) within the operating temperature range of the rotary electromechanical device (2). It is smaller than the minimum value of the coercive force of 60).
- the second field magnet (60) is used so that the change in the magnetic force of the second field magnet (60) due to the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) does not occur as much as possible.
- the first magnetized state, the demagnetized state, and the second magnetized state can be appropriately switched, and the rotating electric machine (2) can be appropriately controlled.
- the first field magnet (70) is arranged radially outside the second field magnet (60) in the field slot (35b). ..
- the second field magnet (60) is arranged radially outside the first field magnet (70) in the field slot (35b). ) Can be brought closer to the rotor (10). As a result, the magnetic flux of the second field magnet (60) is easily interlinked with the rotor (10), so that the magnetic flux of the second field magnet (60) can be effectively used.
- the field winding (50) is arranged radially outside the first field magnet (70) in the field slot (35b).
- the first field magnet (60) is more than the case where the second field magnet (60) is interposed between the field winding (50) and the first field magnet (70) in the field slot (35b).
- the field magnet (70) can be brought closer to the field winding (50).
- the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) can be efficiently passed through the first field magnet (70), so that the first field magnet (70) due to the field magnetic flux (M50) can be passed. It is possible to facilitate the change of the magnetic flux of.
- the first field magnet (70) is located on the inner peripheral side of the second field magnet (60) when viewed from the field winding (50), the first field magnet (70) is magnetized.
- the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) passes through the first field magnet (70) preferentially over the second field magnet (60). This makes it possible to easily magnetize / demagnetize the first field magnet (70). Also, positioning of the rotor (10) is unnecessary.
- the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70) is the circumferential direction of the radial outer portion of the second field magnet (60).
- the circumferential end of the first field magnet (70) is eaten from the second field magnet (60). It can be prevented from squeezing out. As a result, it is possible to suppress the generation of fringing magnetic flux at the circumferential end of the first field magnet (70), so that the demagnetization of the first field magnet (70) due to the fringing magnetic flux can be reduced. Can be done. In this way, the magnetic flux of the first field magnet (70) can be effectively used when operating with a constant magnetic force.
- FIG. 11 illustrates the configuration of the rotary electromechanical device (1) of the second embodiment.
- the rotary electromechanical device (1) of the second embodiment is different from the rotary electromechanical device (1) of the first embodiment in the configuration in the field slot (35b) of the stator (20) of the rotary electric machine (2).
- Other configurations of the rotary electromechanical device (1) of the second embodiment are the same as the configuration of the rotary electromechanical device (1) of the first embodiment.
- FIG. 12 illustrates the configuration in the field slot (35b) in the second embodiment.
- the configuration in the field slot (35b) of the second embodiment is different from the configuration in the field slot (35b) of the first embodiment in the arrangement of the field winding (50) and the first field magnet (70).
- Other configurations in the field slot (35b) of the second embodiment are the same as those in the field slot (35b) of the first embodiment.
- the winding accommodating portion (350) is arranged radially outside the second magnet accommodating portion (351), and the first magnet accommodating portion (352) is larger than the winding accommodating portion (350). Arranged on the outside in the radial direction.
- the field winding (50) is arranged radially outside the second field magnet (60) in the field slot (35b), and the first field magnet. (70) is arranged radially outside the field winding (50) in the field slot (35b).
- the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70) is the circumferential length of the radial outer portion of the winding accommodating portion (350) of the field slot (35b). (LC350) or less.
- the winding accommodating portion (350) communicates with the second magnet accommodating portion (351), and the first magnet accommodating portion (352) communicates with the winding accommodating portion (350).
- the field winding (50) is adjacent to the radial outer side of the second field magnet (60), and the first field magnet (70) is adjacent to the radial outer side of the field winding (50).
- the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70) is the same as the circumferential length (LC60) of the radial outer portion of the second field magnet (60), and the winding accommodation is accommodated. It is shorter than the circumferential length (LC350) of the radial inner part of the part (350).
- the radial length (LR70) of the first field magnet (70) is shorter than the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70). Further, the radial length (LR70) of the first field magnet (70) is the radial length (LR60) of the second field magnet (60) and the radial length (350) of the winding accommodating portion (350). LR350) shorter than each.
- control unit (3) of the second embodiment has a first magnetic force control, a second magnetic force control, a first rotation control, a second rotation control, and a third.
- the rotation control, the fourth rotation control, the fifth rotation control, and the sixth rotation control are selectively performed.
- FIG. 13 illustrates the flow of magnetic flux in the first magnetic force control of the second embodiment.
- control unit (3) in the first magnetic force control of the second embodiment is the same as the operation of the control unit (3) in the first magnetic force control of the first embodiment.
- the details of the magnetic flux in the first magnetic force control of the second embodiment are as follows.
- Short-circuit magnetic flux In the first magnetic field control, the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) is changed from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-2) and the second. It passes through the 1st field magnet (70-1) and the teeth (32-1) in order, and returns to the 2nd field magnet (60-1). Thus, the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) counterclockwise around the field winding (50) of the field slot (35b-1). Circulate in the direction.
- the flow direction of the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1). ) Is the opposite of the flow direction.
- the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the interlinkage magnetic flux of the field winding (50) of the field slot (35b-1). It is the opposite direction of the flow direction of (M52).
- Second short-circuit magnetic flux Second short-circuit magnetic flux
- the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1) is changed from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the first field magnet. It passes through (70-1) and teeth (32-2) in order, and returns to the second field magnet (60-1).
- the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1) circulates clockwise around the field winding (50) of the field slot (35b-1).
- the flow direction of the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-2) is opposite to the flow direction of the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1). be.
- the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) is from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M62). It passes through 11), the teeth (32-3), the stator yoke (31), and the teeth (32-2) in this order, and returns to the second field magnet (60-1). In this way, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the counterclockwise direction.
- the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-2) is opposite to the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1). The direction.
- FIG. 14 illustrates the flow of magnetic flux in the second magnetic force control of the second embodiment.
- control unit (3) in the second magnetic force control of the second embodiment is the same as the operation of the control unit (3) in the second magnetic force control of the first embodiment.
- the details of the magnetic flux in the second magnetic force control of the second embodiment are as follows.
- Short-circuit magnetic flux The flow direction of the short-circuit magnetic flux (M51) in the second magnetic force control is opposite to the flow direction of the short-circuit magnetic flux (M51) in the first magnetic force control.
- the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) is changed from the second field magnet (60-1) to the teeth (32). It passes through -1), the first field magnet (70-1), and the teeth (32-2) in order, and returns to the second field magnet (60-1).
- the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) is clockwise around the field winding (50) of the field slot (35b-1). Circulate to.
- the flow direction of the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) of the field slot (35b-1). ) Is the opposite of the flow direction.
- Interlinkage magnetic flux> The flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) in the second magnetic force control is opposite to the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) in the first magnetic force control. Specifically, in the second magnetic force control, the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) is changed from the stator yoke (31) to the teeth (32-3). , Rotor core (11), teeth (32-1) in order, and return to the stator yoke (31).
- the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-1) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the clockwise direction.
- the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the interlinkage magnetic flux of the field winding (50) of the field slot (35b-1). It is the opposite direction of the flow direction of (M52).
- the second magnet magnetic flux (M60) in the second magnetic force control (specifically, the second short-circuit magnetic flux (M61) and the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the first magnetic force control. Is.
- FIG. 15 illustrates the flow of magnetic flux in the first rotation control of the second embodiment.
- the magnetization direction of the first field magnet (70) is set in the forward direction.
- the operation of the control unit (3) in the first rotation control of the second embodiment is the same as the operation of the control unit (3) in the first rotation control of the first embodiment.
- the details of the magnetic flux in the first rotation control of the second embodiment are as follows.
- the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1) is from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-1) and the stator yoke (31). ), Passes through the teeth (32-2) in order, and returns to the first field magnet (70-1).
- the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1) circulates in the clockwise direction between the first field magnet (70-1) and the stator yoke (31).
- the flow direction of the first field magnet (70-2) to the first short-circuit magnetic flux (M71) is opposite to that of the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1). be.
- ⁇ Magnetic flux of the first field magnet First interlinkage magnetic flux>
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1,70-2) is from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M72). 11), teeth (32-3), second field magnet (60-2), teeth (32-4), stator yoke (31), teeth (32-2), passing through the first field in order. Return to magnet (70-1).
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1, 70-2) circulates in the counterclockwise direction between the stator core (30) and the rotor core (11). ..
- Second short-circuit magnetic flux In the first rotation control, the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1) is changed from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the first field magnet. It passes through (70-1) and teeth (32-2) in order, and returns to the second field magnet (60-1). In this way, the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1) circulates clockwise around the field winding (50) of the field slot (35b-1). The flow direction of the second field magnet (60-2) to the second short-circuit magnetic flux (M61) is opposite to that of the second short-circuit magnetic flux (M61) of the second field magnet (60-1). be.
- Second interlinkage magnetic flux> In the first rotation control, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) and the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-2) are combined. ..
- the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1,60-2) is from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M62). 11), Teeth (32-3), 2nd field magnet (60-2), Teeth (32-4), stator yoke (31), Teeth (32-2), passing through the 2nd field in order. Return to magnet (60-1). In this way, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1,60-2) circulates in the counterclockwise direction between the stator core (30) and the rotor core (11). ..
- FIG. 16 illustrates the flow of magnetic flux in the second rotation control of the second embodiment.
- the short-circuit magnetic flux (M51), the first short-circuit magnetic flux (M71), and the second short-circuit magnetic flux (M61) are generated by the magnetic field generated by the supply of the field current (i50) to the field winding (50). Is gone.
- the magnetization direction of the first field magnet (70) is set in the forward direction.
- the operation of the control unit (3) in the second rotation control of the second embodiment is the same as the operation of the control unit (3) in the second rotation control of the first embodiment.
- the details of the magnetic flux in the second rotation control of the second embodiment are as follows.
- the flow direction of the interlinkage magnetic flux (M52) of the field winding (50) of the field slot (35b-2) is the interlinkage magnetic flux of the field winding (50) of the field slot (35b-1). It is the opposite direction of the flow direction of (M52).
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1) is changed from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M72). It passes through 11), the teeth (32-3), the stator yoke (31), and the teeth (32-2) in this order, and returns to the first field magnet (70-1).
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the counterclockwise direction.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-2) is opposite to the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1). The direction.
- Second interlinkage magnetic flux In the second rotation control, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) is changed from the second field magnet (60-1) to the teeth (32-1) and the rotor core (M62). It passes through 11), the teeth (32-3), the stator yoke (31), and the teeth (32-2) in this order, and returns to the second field magnet (60-1). In this way, the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the counterclockwise direction. The flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-2) is opposite to the flow direction of the second interlinkage magnetic flux (M62) of the second field magnet (60-1). The direction.
- the short-circuit magnetic flux (M51) of the field winding (50) passes through the first field magnet (70) in the forward direction. Since the direction in which the short-circuit magnetic flux (M51) passes through the first field magnet (70) and the magnetization direction of the first field magnet (70) are the same, the first field magnet (M51) due to the short-circuit magnetic flux (M51) 70) Demagnetization is unlikely to occur. As described above, since the first field magnet (70) is difficult to demagnetize during the operation of the rotating electric machine (2), the operating efficiency of the rotating electric machine (2) can be improved.
- FIG. 17 illustrates the flow of magnetic flux in the third rotation control of the second embodiment.
- the first field magnet (70) is set to the demagnetized state.
- the operation of the control unit (3) in the third rotation control of the second embodiment is the same as the operation of the control unit (3) in the third rotation control of the first embodiment.
- the details of the magnetic flux in the third rotation control of the second embodiment are as follows.
- the second magnet magnetic flux (M60) in the third rotation control (specifically, the second short-circuit magnetic flux (M61) and the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the first rotation control. Is.
- FIG. 18 illustrates the flow of magnetic flux in the fourth rotation control of the second embodiment.
- the short-circuit magnetic flux (M51) and the second short-circuit magnetic flux (M61) are eliminated by the magnetic field generated by the supply of the field current (i50) to the field winding (50).
- the 1st field magnet (70) is set to the demagnetized state.
- the operation of the control unit (3) in the fourth rotation control of the second embodiment is the same as the operation of the control unit (3) in the fourth rotation control of the first embodiment.
- the details of the magnetic flux in the fourth rotation control of the second embodiment are as follows.
- the field magnetic flux (M50) (specifically, the interlinkage magnetic flux (M52)) in the fourth rotation control is the same as the field magnetic flux (M50) in the second rotation control.
- the second magnet magnetic flux (M60) in the fourth rotation control (specifically, the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the third rotation control.
- FIG. 19 illustrates the flow of magnetic flux in the fifth rotation control of the second embodiment.
- the magnetization direction of the first field magnet (70) is set in the opposite direction.
- the operation of the control unit (3) in the fifth rotation control of the second embodiment is the same as the operation of the control unit (3) in the fifth rotation control of the first embodiment.
- the details of the magnetic flux in the fifth rotation control of the second embodiment are as follows.
- First short-circuit magnetic flux The flow direction of the first short-circuit magnetic flux (M71) in the fifth rotation control is opposite to the flow direction of the first short-circuit magnetic flux (M71) in the first rotation control. Specifically, in the fifth rotation control, the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1) is changed from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-2). It passes through the stator yoke (31) and teeth (32-2) in order, and returns to the first field magnet (70-1).
- the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1) circulates in the counterclockwise direction between the first field magnet (70-1) and the stator yoke (31).
- the flow direction of the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-2) is opposite to the flow direction of the first short-circuit magnetic flux (M71) of the first field magnet (70-1). be.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) in the fifth rotation control is opposite to the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) in the first rotation control.
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1,70-2) is from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-2) and the stator yoke (M72).
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1, 70-2) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the clockwise direction.
- the second magnet magnetic flux (M60) in the fifth rotation control (specifically, the second short-circuit magnetic flux (M61) and the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the first rotation control. Is.
- FIG. 20 illustrates the flow of magnetic flux in the sixth rotation control of the second embodiment.
- the short-circuit magnetic flux (M51), the first short-circuit magnetic flux (M71), and the second short-circuit magnetic flux (M61) are generated by the magnetic field generated by the supply of the field current (i50) to the field winding (50). Is gone.
- the magnetization direction of the first field magnet (70) is set in the opposite direction.
- the operation of the control unit (3) in the sixth rotation control of the second embodiment is the same as the operation of the control unit (3) in the sixth rotation control of the first embodiment.
- the details of the magnetic flux in the sixth rotation control of the second embodiment are as follows.
- the field magnetic flux (M50) (specifically, the interlinkage magnetic flux (M52)) in the sixth rotation control is the same as the field magnetic flux (M50) in the second rotation control.
- ⁇ Magnetic flux of the first field magnet First interlinkage magnetic flux>
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) in the sixth rotation control is opposite to the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) in the second rotation control.
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1) is changed from the first field magnet (70-1) to the teeth (32-2).
- the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1) circulates in the stator core (30) and the rotor core (11) in the clockwise direction.
- the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-2) is opposite to the flow direction of the first interlinkage magnetic flux (M72) of the first field magnet (70-1). The direction.
- the second magnet magnetic flux (M60) in the sixth rotation control (specifically, the second interlinkage magnetic flux (M62)) is the same as the second magnet magnetic flux (M60) in the fifth rotation control.
- the field winding (50) is arranged radially outside the second field magnet (60) in the field slot (35b).
- the first field magnet (70) is arranged radially outside the field winding (50) in the field slot (35b).
- the first field magnet (60) is more than the case where the second field magnet (60) is interposed between the field winding (50) and the first field magnet (70) in the field slot (35b).
- the field magnet (70) can be brought closer to the field winding (50).
- the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) can be efficiently passed through the first field magnet (70), so that the first field magnet (70) due to the field magnetic flux (M50) can be passed. It is possible to facilitate the change of the magnetic flux of.
- the circumferential length (LC70) of the first field magnet (70) is the diameter of the winding accommodating portion (350) of the field slot (35b). It is less than or equal to the circumferential length (LC350) of the part outside the direction.
- the circumferential end of the first field magnet (70) bites from the winding accommodating portion (350). You can prevent it from being released. As a result, it is possible to suppress the generation of fringing magnetic flux at the circumferential end of the first field magnet (70), so that the demagnetization of the first field magnet (70) due to the fringing magnetic flux can be reduced. Can be done. In this way, the magnetic flux of the first field magnet (70) can be effectively used.
- the rotary electromechanical device (1) of the third embodiment is different from the rotary electromechanical device (1) of the first embodiment in the configuration in the field slot (35b) of the stator (20) of the rotary electromechanical device (2).
- Other configurations of the rotary electromechanical device (1) of the third embodiment are the same as the configuration of the rotary electromechanical device (1) of the first embodiment.
- FIG. 21 illustrates the configuration in the field slot (35b) in the third embodiment.
- the configuration in the field slot (35b) of the third embodiment is different from the configuration in the field slot (35b) of the first embodiment in the arrangement of the field winding (50) and the first field magnet (70).
- Other configurations in the field slot (35b) of the third embodiment are the same as those in the field slot (35b) of the first embodiment.
- the winding accommodating portion (350) is arranged radially outside the second magnet accommodating portion (351).
- the first magnet accommodating portion (352) is arranged on at least one of both sides in the circumferential direction of the winding accommodating portion (350) without being sandwiched between the winding accommodating portions (350).
- the field winding (50) is arranged in the field slot (35b) radially outside the second field magnet (60).
- the first field magnet (70) is arranged in the field slot (35b) on at least one of both sides in the circumferential direction of the field winding (50) without being sandwiched between the field windings (50). Will be done. Further, the first field magnet (70) is magnetized in the radial direction.
- the first field magnets (70) are arranged on both sides of the field winding (50) in the circumferential direction in the field slot (35b). In this way, two first field magnets (70) are housed in one field slot (35b). Then, the first field magnet (70) is magnetized so that the magnetic pole surfaces face in the radial direction. In other words, the first field magnet (70) can be magnetized in the radial direction, and the magnetization direction can be set along the radial direction.
- the forward direction of the first field magnet (70) on the right side of FIG. 21 is the direction from the upper side to the lower side of FIG. 21, and the forward direction of the first field magnet (70) on the left side of FIG. 21 is. , The direction from the lower side to the upper side of FIG. 21.
- control unit (3) of the third embodiment has a first magnetic force control, a second magnetic force control, a first rotation control, a second rotation control, and a third.
- the rotation control, the fourth rotation control, the fifth rotation control, and the sixth rotation control are selectively performed.
- the field winding (50) is arranged radially outside the second field magnet (60) in the field slot (35b).
- the first field magnet (70) is arranged in the field slot (35b) on at least one of both sides in the circumferential direction of the field winding (50) without being sandwiched between the field windings (50). NS. Further, the first field magnet (70) is magnetized in the radial direction.
- the first field magnet (60) is more than the case where the second field magnet (60) is interposed between the field winding (50) and the first field magnet (70) in the field slot (35b).
- the field magnet (70) can be brought closer to the field winding (50).
- the field magnetic flux (M50) of the field winding (50) can be efficiently passed through the first field magnet (70), so that the first field magnet (70) due to the field magnetic flux (M50) can be passed. It is possible to facilitate the change of the magnetic flux of.
- FIG. 22 illustrates the configuration of the rotary electromechanical device (1) of the fourth embodiment.
- the rotary electromechanical device (1) of the fourth embodiment is different from the rotary electromechanical device (1) of the second embodiment in the configuration in the field slot (35b) of the stator (20) of the rotary electric machine (2).
- Other configurations of the rotary electromechanical device (1) of the fourth embodiment are the same as the configuration of the rotary electromechanical device (1) of the second embodiment.
- the second field magnet (60) is omitted in the field slot (35b).
- the first field magnet (70) is arranged radially outside the field winding (50) in the field slot (35b).
- the "forward direction” of the magnetization direction of the first field magnet (70) in the fourth embodiment is a predetermined magnetization direction.
- the "reverse direction” of the magnetization direction of the first field magnet (70) in the fourth embodiment is a predetermined reverse direction of the magnetization direction.
- control unit (3) of the fourth embodiment has a first magnetic force control, a second magnetic force control, a first rotation control, a second rotation control, and a third.
- the rotation control, the fourth rotation control, the fifth rotation control, and the sixth rotation control are selectively performed.
- FIG. 23 illustrates the configuration of the rotary electromechanical device (1) of the fifth embodiment.
- the rotary electromechanical device (1) of the fifth embodiment is different from the rotary electromechanical device (1) of the first embodiment in the configuration in the field slot (35b) of the stator (20) of the rotary electric machine (2).
- Other configurations of the rotary electromechanical device (1) of the fifth embodiment are the same as the configuration of the rotary electromechanical device (1) of the first embodiment.
- the field slot (35b) includes a first field slot (35c) and a second field slot (35d).
- the first field slot (35c) accommodates the field winding (50) and the first field magnet (70).
- the second field slot (35d) accommodates the field winding (50) and the second field magnet (60).
- the first field slot (35c) and the second field slot (35d) are adjacent to each other with the armature slot (35a) in between.
- the first field slot (35c), the armature slot (35a), the second field slot (35d), and the armature slot (35a) are arranged in the circumferential direction in this order.
- the first field magnet (70) is arranged radially outside the field winding (50).
- the second field magnet (60) is arranged radially inside the field winding (50).
- control unit (3) of the fifth embodiment has a first magnetic force control, a second magnetic force control, a first rotation control, a second rotation control, and a third.
- the rotation control, the fourth rotation control, the fifth rotation control, and the sixth rotation control are selectively performed.
- the field slot (35b) accommodates the first field magnet (70) but does not accommodate the second field magnet (60). It includes a slot (35c) and a second field slot (35d) that accommodates a second field magnet (60) but does not accommodate a first field magnet (70).
- the first field magnet (70) is more than the case where both the first field magnet (70) and the second field magnet (60) are accommodated in all the field slots (35b). And the number of second field magnets (60) can be reduced. Further, the permeance coefficients of the first field magnet (70) and the second field magnet (60) can be increased. Thereby, the demagnetization resistance of the first field magnet (70) and the second field magnet (60) can be improved.
- the first field magnet (70) in the first field slot (35c), is arranged radially outside the field winding (50). NS. With such a configuration, the first field magnet (70) can be kept away from the rotor (10). This makes it difficult to demagnetize the first field magnet (70).
- the field is applied to the field winding (50) in the rotation control.
- the magnetic current (i50) is supplied, the field magnetic flux (M50) generated by energization of the field winding (50) passes through the first field magnet (70) in the forward direction.
- the magnetization direction of the first field magnet (70) is forward, the direction in which the field magnetic flux (M50) passes through the first field magnet (70) and the magnetization direction of the first field magnet (70). Is in the same direction, so that demagnetization of the first field magnet (70) due to the field magnetic flux (M50) is unlikely to occur.
- the second field magnet (60) in the second field slot (35d), is arranged radially inside the field winding (50). NS.
- the second field magnet (60) is brought closer to the rotor (10) than when the second field magnet (60) is arranged radially outside the field winding (50). be able to.
- the magnetic saturation at the tip of the teeth (32) can be relaxed, allowing more magnetic flux to pass through.
- the magnetic flux of the second field magnet (60) is easily interlocked with the rotor (10), so that the magnetic flux of the second field magnet (60) can be effectively used, and the rotating electric machine ( 2) The torque characteristics can be improved.
- first field slot (35c) and the second field slot (35d) are adjacent to each other with the armature slot (35a) in between is given as an example, but the present invention is limited to this. Not done.
- two first field slots (35c) may be adjacent to each other with an armature slot (35a) in between, or two second field slots (35d) may be adjacent to each other with an armature slot (35a) in between. It may fit.
- the magnetomotive force of the field winding (50) housed in the first field slot (35c) is the field winding (50) housed in the second field slot (35d). It may be the same as or different from the magnetomotive force of.
- the number of turns of the field winding (50) accommodated in the first field slot (35c) is the same as the number of turns of the field winding (50) accommodated in the second field slot (35d). It may be, or it may be different.
- FIG. 24 illustrates the configuration of a compressor (CC).
- the compressor (CC) includes a rotary electromechanical device (1), a casing (CC1), and a compression mechanism (CC2).
- the casing (CC1) houses the compression mechanism (CC2) and the rotating electric machine (2).
- the casing (CC1) is formed in a cylindrical shape that extends in the vertical direction and is closed at both ends.
- the casing (CC1) is provided with a suction pipe (CC11) and a discharge pipe (CC12).
- the suction pipe (CC11) penetrates the body of the casing (CC1) and is connected to the compression mechanism (CC2).
- the discharge pipe (CC12) penetrates the upper part of the casing (CC1) and communicates with the internal space of the casing (CC1).
- the compression mechanism (CC2) compresses the fluid.
- the compression mechanism (CC2) is located below the rotating electromechanical machine (2).
- the compression mechanism (CC2) compresses the fluid sucked through the suction pipe (CC11) and discharges the compressed fluid into the internal space of the casing (CC1).
- the fluid discharged into the internal space of the casing (CC1) is discharged through the discharge pipe (CC12).
- the compression mechanism (CC2) is a rotary compression mechanism.
- the shaft (4) connects the rotating electric machine (2) and the compression mechanism (CC2).
- the shaft (4) extends in the vertical direction.
- the rotary electric machine (2) rotationally drives the shaft (4).
- the compression mechanism (CC2) is driven by the rotational drive of the shaft (4).
- FIG. 25 illustrates the configuration of the freezer (RR).
- the refrigerating device (RR) includes a refrigerant circuit (RR1) through which the refrigerant circulates.
- the refrigeration system (RR) constitutes an air conditioner.
- the refrigerant circuit (RR1) includes a compressor (CC) having a rotating electromechanical device (1), a first heat exchanger (RR5), a second heat exchanger (RR6), and an expansion mechanism. It has (RR7) and a four-way switching valve (RR8).
- the compressor (CC) compresses the refrigerant and discharges the compressed refrigerant.
- the discharge side of the compressor (CC) is connected to the first port of the four-way switching valve (RR8).
- the suction side of the compressor (CC) is connected to the second port of the four-way switching valve (RR8).
- the first heat exchanger (RR5) exchanges heat between the refrigerant and air.
- the gas end of the first heat exchanger (RR5) is connected to the third port of the four-way switching valve (RR8).
- the liquid end of the first heat exchanger (RR5) is connected to the liquid end of the second heat exchanger (RR6) via the expansion mechanism (RR7).
- the first heat exchanger (RR5) is a heat source heat exchanger and is provided outdoors.
- the second heat exchanger (RR6) exchanges heat between the refrigerant and air.
- the gas end of the second heat exchanger (RR6) is connected to the fourth port of the four-way switching valve (RR8).
- the second heat exchanger (RR6) is a utilization heat exchanger and is installed indoors.
- the expansion mechanism (RR7) expands the refrigerant and reduces the pressure.
- the expansion mechanism (RR7) is an electronic expansion valve.
- the four-way switching valve (RR8) has a first state (state shown by a solid line in FIG. 25) in which the first port and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other, and the first port and the first port. It is possible to switch to the second state (the state shown by the broken line in FIG. 25) in which the four ports communicate with each other and the second port and the third port communicate with each other.
- the refrigerant discharged from the compressor (CC) dissipates heat in the first heat exchanger (RR5), is depressurized in the expansion mechanism (RR7), and then is in the first state. 2 Heat is absorbed in the heat exchanger (RR6). The refrigerant flowing out of the second heat exchanger (RR6) is sucked into the compressor (CC).
- the refrigerant discharged from the compressor (CC) dissipates heat in the second heat exchanger (RR6), is depressurized in the expansion mechanism (RR7), and then is in the second state. 1 Heat is absorbed in the heat exchanger (RR5). The refrigerant flowing out of the first heat exchanger (RR5) is sucked into the compressor (CC).
- FIG. 26 illustrates the configuration of a vehicle (VV).
- the vehicle (VV) includes a rotating electromechanical device (1), wheels (VV1), and a power transmission mechanism (VV2).
- the power transmission mechanism (VV2) transmits the rotational force of the rotating electric machine (2) to the wheels (VV1).
- the rotational force of the rotary electric machine (2) is transmitted to the wheels (VV1) through the power transmission mechanism (VV2), and the wheels (VV1) are rotationally driven.
- FIGS. 3 to 10 and 13 to 20 are merely examples, and vary depending on the rotation position of the rotor (10) (for example, the position of the protrusion (13)).
- the magnetic flux path of can be different. However, even if the rotation position of the rotor (10) changes, various magnetic fluxes flow through the rotor (10) and act on the rotor (10) as field magnetic flux.
- the rotary electric machine (2) constitutes an inner rotor type motor. Therefore, the radial outer side is the side far from the rotor (10), and the radial inner side is the side closer to the rotor (10).
- the rotating electric machine (2) constitutes an inner rotor type motor
- the present invention is not limited to this.
- the rotating electric machine (2) may constitute an outer rotor type electric motor.
- control unit (3) controls the rotating electric machine (2) based on the outputs of various sensors (not shown) that detect various parameters of the rotating electric machine (2) is taken as an example. I mentioned, but it is not limited to this.
- control unit (3) may control the rotating electric machine (2) by sensorless operation.
- the rotary electric machine (2) constitutes an electric motor
- the rotary electric machine (2) may constitute a generator
- the rotor core (11) and the stator core (30) are composed of laminated cores
- the present invention is not limited to this.
- the rotor core (11) and the stator core (30) may be composed of a dust core containing an insulator.
- the through hole (15) into which the shaft (4) is inserted is provided in the central portion of the rotor core (11) is given as an example, but the present invention is not limited to this.
- the shaft (4) may be attached to end plates (not shown) provided on both sides of the rotor core (11) in the axial direction. In this case, the through hole (15) is unnecessary.
- the case where the first field magnet (70) is arranged radially outside the second field magnet (60) in the field slot (35b) has been described as an example. Not limited to.
- the first field magnet (70) may be arranged radially inside the second field magnet (60) in the field slot (35b).
- the winding accommodating portion (350), the first magnet accommodating portion (352), and the second magnet accommodating portion (351) communicate with each other in the field slot (35b)
- the winding accommodating portion (350), the first magnet accommodating portion (352), and the second magnet accommodating portion (351) may be configured to be adjacent to each other with a thin wall portion (not shown).
- the winding accommodating portion (350), the first magnet accommodating portion (352), and the second magnet accommodating portion (351) may be slots independent of each other, and the field slot (35b) is a slot of these. It may be a collection of slots.
- the present disclosure is useful as a rotating electric machine, a compressor, a refrigerating device, and a vehicle.
- Rotating electromechanical device Rotating electric machine 3
- Control unit 4 Shaft 10 Rotor 20 Stator 30 Stator core 35 Slot 35a Armature slot 35b Field slot 350 Winding accommodating unit 351 Second magnet accommodating unit 352 First magnet accommodating Part 40 Armature winding 50 Field winding 70 1st field magnet 60 2nd field magnet
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Abstract
固定子(20)は、電機子スロット(35a)と界磁スロット(35b)とが設けられた固定子コア(30)と、電機子スロット(35a)に収容される電機子巻線(40)と、界磁スロット(35b)に収容される界磁巻線(50)および第1界磁磁石(70)とを有する。電機子巻線(40)は、電機子電流(i40)が供給されることで回転子(10)を回転させる回転磁界を発生させる。界磁巻線(50)は、界磁電流(i50)が供給されることで界磁磁束(M50)を発生させる。第1界磁磁石(70)は、界磁磁束(M50)により磁力を変更可能である。
Description
本開示は、回転電気機械、圧縮機、冷凍装置、車両に関する。
回転電気機械の一種である電動機の中には、ハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ(HEFSM)と称される電動機がある。例えば、特許文献1に開示されたHEFSMは、界磁スロットと電機子スロットとが形成された固定子コアと、固定子コアと所定のエアギャップをもって対向した回転子コアと、界磁スロットに収容された界磁巻線と、電機子スロットに収容された電機子巻線と、界磁スロットに収容された永久磁石とを備える。
特許文献1のような回転電気機械では、構造上、界磁巻線を通電する運転モードと界磁巻線を通電しない運転モードとの2つの運転モードしか選択することができない。そのため、回転電気機械の制御を多様化させることが困難である。
本開示の第1の態様は、回転電気機械に関し、この回転電気機械は、回転子(10)と、前記回転子(10)と所定のギャップ(G)を隔てて対向する固定子(20)とを備え、前記固定子(20)は、略円環状に形成され、周方向に交互に並ぶ電機子スロット(35a)と界磁スロット(35b)とが設けられた固定子コア(30)と、前記電機子スロット(35a)に収容される電機子巻線(40)と、前記界磁スロット(35b)に収容される界磁巻線(50)および第1界磁磁石(70)とを有し、前記電機子巻線(40)は、交流の電機子電流(i40)が供給されることで前記回転子(10)を回転させる回転磁界を発生させ、前記界磁巻線(50)は、直流の界磁電流(i50)が供給されることで界磁磁束(M50)を発生させ、前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁磁束(M50)により磁力を変更可能である。
第1の態様では、界磁磁束(M50)により第1界磁磁石(70)の磁力の大きさおよび向きを変化させることができる。これにより、例えば、第1界磁磁石(70)の磁力の方向が順方向となる第1着磁状態と、第1界磁磁石(70)の磁力が実質的にゼロとなる脱磁状態と、第1界磁磁石(70)の磁力の方向が逆方向となる第2着磁状態とに切り換えることができる。また、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)が供給される通電状態と、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)が供給されない非通電状態とに切り換えることができる。これにより、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
本開示の第2の態様は、第1の態様の回転電気機械において、前記固定子(20)は、前記界磁スロット(35b)に収容される第2界磁磁石(60)を有し、前記第2界磁磁石(60)は、前記第1界磁磁石(70)と磁気的に並列に配置され、磁極面が周方向を向く回転電気機械である。
第2の態様では、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
本開示の第3の態様は、第2の態様の回転電気機械において、前記回転電気機械の使用温度範囲内において、前記第1界磁磁石(70)の保磁力の最大値は、前記第2界磁磁石(60)の保磁力の最小値よりも小さい回転電気機械である。
第3の態様では、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)による第2界磁磁石(60)の磁力の変化が可能な限り生じないように、第2界磁磁石(60)を構成することができる。これにより、第1着磁状態と脱磁状態と第2着磁状態との切り換えを適切に行うことができ、回転電気機械(2)の制御を適切に行うことができる。
本開示の第4の態様は、第2または第3の態様の回転電気機械において、前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁スロット(35b)内において前記第2界磁磁石(60)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置される回転電気機械である。
第4の態様では、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)が第1界磁磁石(70)よりも回転子(10)から遠い側に配置される場合よりも、第2界磁磁石(60)を回転子(10)に近づけることができる。これにより、第2界磁磁石(60)の磁束が回転子(10)と鎖交しやすくなるので、第2界磁磁石(60)の磁束を有効に利用することができる。
本開示の第5の態様は、第4の態様の回転電気機械において、前記界磁巻線(50)は、前記界磁スロット(35b)内において前記第1界磁磁石(70)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置される回転電気機械である。
第5の態様では、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70)との間に第2界磁磁石(60)が介在する場合よりも、第1界磁磁石(70)を界磁巻線(50)に近づけることができる。これにより、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)を第1界磁磁石(70)に効率よく通すことができるので、界磁磁束(M50)による第1界磁磁石(70)の磁力の変化を容易にすることができる。
本開示の第6の態様は、第5の態様の回転電気機械において、前記第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、前記第2界磁磁石(60)の前記回転子(10)から遠い側の部分の周方向長さ(LC60)以下であり、且つ、前記界磁スロット(35b)のうち前記界磁巻線(50)が収容される巻線収容部(350)の前記回転子(10)に近い側の部分の周方向長さ(LC350)以下である回転電気機械である。
第6の態様では、回転子(10)側から第1界磁磁石(70)を見た場合に第1界磁磁石(70)の周方向の端部が第2界磁磁石(60)から食み出さないようにすることができる。これにより、第1界磁磁石(70)の周方向の端部におけるフリンジング磁束の発生を抑制することができるので、フリンジング磁束による第1界磁磁石(70)の減磁を低減することができる。このように、一定の磁力で運転する場合に、第1界磁磁石(70)の磁束を有効に利用することができる。
本開示の第7の態様は、第4の態様の回転電気機械において、前記界磁巻線(50)は、前記界磁スロット(35b)内において前記第2界磁磁石(60)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置され、前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁スロット(35b)内において前記界磁巻線(50)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置される回転電気機械である。
第7の態様では、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70)との間に第2界磁磁石(60)が介在する場合よりも、第1界磁磁石(70)を界磁巻線(50)に近づけることができる。これにより、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)を第1界磁磁石(70)に効率よく通すことができるので、界磁磁束(M50)による第1界磁磁石(70)の磁力の変化を容易にすることができる。
本開示の第8の態様は、第7の態様の回転電気機械において、前記第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、前記界磁スロット(35b)のうち前記界磁巻線(50)が収容される巻線収容部(350)の前記回転子(10)から遠い側の部分の周方向長さ(LC350)以下である回転電気機械である。
第8の態様では、回転子(10)側から第1界磁磁石(70)を見た場合に第1界磁磁石(70)の周方向の端部が巻線収容部(350)から食み出さないようにすることができる。これにより、第1界磁磁石(70)の周方向の端部におけるフリンジング磁束の発生を抑制することができるので、フリンジング磁束による第1界磁磁石(70)の減磁を低減することができる。このように、第1界磁磁石(70)の磁束を有効に利用することができる。
本開示の第9の態様は、第4の態様の回転電気機械において、前記界磁巻線(50)は、前記界磁スロット(35b)内において前記第2界磁磁石(60)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置され、前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁スロット(35b)内において前記界磁巻線(50)の間に挟まれずに前記界磁巻線(50)の周方向の両側の少なくとも一方に配置され、径方向に着磁される回転電気機械である。
第9の態様では、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70)との間に第2界磁磁石(60)が介在する場合よりも、第1界磁磁石(70)を界磁巻線(50)に近づけることができる。これにより、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)を第1界磁磁石(70)に効率よく通すことができるので、界磁磁束(M50)による第1界磁磁石(70)の磁力の変化を容易にすることができる。
本開示の第10の態様は、第1の態様の回転電気機械において、前記回転子(10)は、第2界磁磁石(60)を有し、前記界磁スロット(35b)は、前記界磁巻線(50)と前記第1界磁磁石(70)とを収容する第1界磁スロット(35c)と、前記界磁巻線(50)と前記第2界磁磁石(60)とを収容する第2界磁スロット(35d)とを含む回転電気機械である。
第10の態様では、すべての界磁スロット(35b)内に第1界磁磁石(70)と第2界磁磁石(60)の両方を収容する場合よりも、第1界磁磁石(70)の数および第2界磁磁石(60)の数を削減することができる。
本開示の第11の態様は、第10の態様の回転電気機械において、前記第1界磁スロット(35c)と前記第2界磁スロット(35d)は、前記電機子スロット(35a)を挟んで隣り合う回転電気機械である。
本開示の第12の態様は、第10または第11の態様の回転電気機械において、前記第1界磁スロット(35c)において、前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁巻線(50)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置され、前記第2界磁スロット(35d)において、前記第2界磁磁石(60)は、前記界磁巻線(50)よりも前記回転子(10)に近い側に配置される回転電気機械である。
第12の態様では、第1界磁スロット(35c)において、界磁巻線(50)よりも回転子(10)から遠い側に第1界磁磁石(70)を配置することにより、第1界磁磁石(70)を回転子(10)から遠ざけることができる。これにより、第1界磁磁石(70)を減磁しにくくすることができる。
また、第2界磁スロット(35d)において、界磁巻線(50)よりも回転子(10)に近い側に第2界磁磁石(60)を配置することにより、界磁巻線(50)よりも回転子(10)から遠い側に第2界磁磁石(60)を配置する場合よりも、第2界磁磁石(60)を回転子(10)に近づけることができる。これにより、第2界磁磁石(60)の磁束が回転子(10)と鎖交しやすくなるので、第2界磁磁石(60)の磁束を有効に利用することができる。
本開示の第13の態様は、圧縮機に関し、この圧縮機は、第1~第12の態様のいずれか1つの回転電気機械を備える。
本開示の第14の態様は、冷凍装置に関し、この冷凍装置は、第13の態様の圧縮機を備える。
本開示の第15の態様は、車両に関し、この車両は、第1~第12の態様のいずれか1つの回転電気機械を備える。
以下、実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。
(実施形態1)
図1は、実施形態1の回転電気機械装置(1)の構成を例示する。この回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)と、制御部(3)と、シャフト(4)とを備える。この例では、回転電気機械(2)は、インナーロータ型の電動機を構成する。具体的には、回転電気機械(2)は、ハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ(HEFSM)を構成する。例えば、電動機を構成する回転電気機械(2)は、自動車や空気調和装置などに用いることができ、後述する回転子(10)に連結されたシャフト(4)により自動車のトランスミッションや空気調和機の圧縮機などを駆動する。
図1は、実施形態1の回転電気機械装置(1)の構成を例示する。この回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)と、制御部(3)と、シャフト(4)とを備える。この例では、回転電気機械(2)は、インナーロータ型の電動機を構成する。具体的には、回転電気機械(2)は、ハイブリッド界磁フラックススイッチングモータ(HEFSM)を構成する。例えば、電動機を構成する回転電気機械(2)は、自動車や空気調和装置などに用いることができ、後述する回転子(10)に連結されたシャフト(4)により自動車のトランスミッションや空気調和機の圧縮機などを駆動する。
なお、以下の説明において、「軸方向」は、回転子(10)の回転中心軸(P)の方向のことであり、具体的には、後述するシャフト(4)の軸心の方向のことである。「径方向」は、軸方向と直交する方向のことであり、「周方向」とは、回転子(10)の回転方向に沿う方向のことである。「径方向外側」は、回転中心軸(P)からより遠い側のことであり、「径方向内側」は、回転中心軸(P)により近い側のことである。「横断面」とは、軸方向と直交する断面のことである。
〔回転電気機械〕
回転電気機械(2)は、回転子(10)と、固定子(20)とを備え、ケーシング(図示省略)に収容される。固定子(20)は、回転子(10)と所定のギャップ(G)を隔てて対向する。
回転電気機械(2)は、回転子(10)と、固定子(20)とを備え、ケーシング(図示省略)に収容される。固定子(20)は、回転子(10)と所定のギャップ(G)を隔てて対向する。
〔回転子〕
回転子(10)は、回転子コア(11)を有する。回転子コア(11)は、軟磁性体で構成される。例えば、回転子コア(11)は、電磁鋼板をプレス加工によって打ち抜いて作製した多数のコア部材を軸方向に積層した積層コアにより構成される。
回転子(10)は、回転子コア(11)を有する。回転子コア(11)は、軟磁性体で構成される。例えば、回転子コア(11)は、電磁鋼板をプレス加工によって打ち抜いて作製した多数のコア部材を軸方向に積層した積層コアにより構成される。
この例では、回転子コア(11)は、軸方向から見て歯車状に形成される。具体的には、回転子コア(11)は、回転子ヨーク(12)と、複数の突部(13)とを有する。図1の例では、回転子コア(11)に、10個の突部(13)が設けられる。回転子ヨーク(12)は、円柱状に形成される。複数の突部(13)は、回転子ヨーク(12)から径方向外側へ向けて突出する。また、複数の突部(13)は、周方向に等ピッチで並び、僅かなギャップ(G)を隔てて固定子(20)と対向する。回転子ヨーク(12)の中心部には、貫通孔(15)が設けられる。貫通孔(15)には、シャフト(4)が挿入されて固定される。
なお、複数の突部(13)は、固定子(20)に対する回転子(10)の相対的位置により磁気抵抗を異ならせるため設けられる。したがって、複数の突部(13)は、必ずしも厳密に等ピッチで並んでいなくてもよい。また、軸方向から見た回転子(10)の形状は、歯車状ではない他の形状であってもよい。例えば、回転子コア(11)の突部(13)の間に形成された凹部に薄肉の回転子コア(図示省略)を設けることで、回転子(10)の形状を真円状としてもよい。
〔固定子〕
固定子(20)は、固定子コア(30)と、複数の電機子巻線(40)と、複数の界磁巻線(50)と、複数の第1界磁磁石(70)と、複数の第2界磁磁石(60)とを有する。図1の例では、固定子コア(30)に、12個の電機子巻線(40)と、12個の界磁巻線(50)と、12個の第1界磁磁石(70)と、12個の第2界磁磁石(60)とが設けられる。
固定子(20)は、固定子コア(30)と、複数の電機子巻線(40)と、複数の界磁巻線(50)と、複数の第1界磁磁石(70)と、複数の第2界磁磁石(60)とを有する。図1の例では、固定子コア(30)に、12個の電機子巻線(40)と、12個の界磁巻線(50)と、12個の第1界磁磁石(70)と、12個の第2界磁磁石(60)とが設けられる。
〈固定子コア〉
固定子コア(30)は、軟磁性体で構成され、略円環状に形成される。例えば、固定子コア(30)は、電磁鋼板をプレス加工によって打ち抜いて作製した多数のコア部材を軸方向に積層した積層コアによって構成される。
固定子コア(30)は、軟磁性体で構成され、略円環状に形成される。例えば、固定子コア(30)は、電磁鋼板をプレス加工によって打ち抜いて作製した多数のコア部材を軸方向に積層した積層コアによって構成される。
固定子コア(30)は、固定子ヨーク(31)と、複数のティース(32)とを有する。図1の例では、固定子コア(30)に、24個のティース(32)が設けられる。固定子ヨーク(31)は、円環状に形成され、固定子コア(30)の外周部を構成する。複数のティース(32)は、固定子ヨーク(31)の内周面から径方向内側へ向けて突出する。また、複数のティース(32)は、回転中心軸(P)回りに周方向に等ピッチで配置される。これにより、複数のティース(32)の間には、複数のスロット(35)が形成される。
複数のティース(32)の間にそれぞれ形成された複数のスロット(35)は、電機子スロット(35a)と、界磁スロット(35b)とに大別される。具体的には、電機子スロット(35a)は、複数のスロット(35)のうち周方向において1つ飛ばしで隣り合うスロット(35)であり、界磁スロット(35b)は、複数のスロット(35)のうち界磁スロット(35b)を除くスロット(35)である。言い換えると、固定子コア(30)では、電機子スロット(35a)と界磁スロット(35b)とが周方向に交互に並ぶ。
図1の例では、固定子コア(30)に、24個のスロット(35)が設けられる。24個のスロット(35)のうち周方向において1つ飛ばしで隣り合う12個のスロット(35)が12個の電機子スロット(35a)を構成し、残りの12個のスロット(35)が12個の界磁スロット(35b)を構成する。
なお、以下の説明では、ティース(32)、電機子スロット(35a)、界磁スロット(35b)のような複数の構成要素において特定の構成要素に着目する場合、その構成要素の参照符号に枝番が付されている。例えば、ある特定のティース(32)の参照符号は「32-1」と表記される。
〈電機子巻線〉
複数の電機子巻線(40)は、互いに同様の構成を有する。電機子巻線(40)は、電機子スロット(35a)に収容される。そして、電機子巻線(40)は、交流の電機子電流(i40)が供給されて回転子(10)を回転させるための回転磁界を発生させる。例えば、電機子巻線(40)は、三相の電機子巻線であり、電機子巻線(40)に供給される電機子電流(i40)は、三相の交流電流である。
複数の電機子巻線(40)は、互いに同様の構成を有する。電機子巻線(40)は、電機子スロット(35a)に収容される。そして、電機子巻線(40)は、交流の電機子電流(i40)が供給されて回転子(10)を回転させるための回転磁界を発生させる。例えば、電機子巻線(40)は、三相の電機子巻線であり、電機子巻線(40)に供給される電機子電流(i40)は、三相の交流電流である。
この例では、複数の電機子巻線(40)は、複数の電機子スロット(35a)に収容され、複数のティース(32)に巻回される。具体的には、周方向において隣り合う一対の電機子スロット(35a)の間に挟まれる一対のティース(32)(以下では「一対の電機子ティース(32a)」と記載)に対して、1つの電機子巻線(40)が巻回される。言い換えると、一対の電機子ティース(32a)が1つのティースとみなされ、これに1つの電機子巻線(40)が集中巻で巻回される。具体的には、電機子巻線(40)は、径方向に沿う軸を巻回軸として一対の電機子ティース(32a)に巻回される。
図1を用いて具体的に説明すると、電機子巻線(40-1)は、周方向において隣り合う2つの電機子スロット(35a-1,35a-2)の間に挟まれた2つのティース(32-1,32-2)により構成された一対の電機子ティース(32a)に巻回される。
〈界磁巻線〉
複数の界磁巻線(50)は、互いに同様の構成を有する。界磁巻線(50)は、界磁スロット(35b)に収容される。そして、界磁巻線(50)は、直流の界磁電流(i50)が供給されて界磁磁束(M50)を発生させる。
複数の界磁巻線(50)は、互いに同様の構成を有する。界磁巻線(50)は、界磁スロット(35b)に収容される。そして、界磁巻線(50)は、直流の界磁電流(i50)が供給されて界磁磁束(M50)を発生させる。
この例では、複数の界磁巻線(50)は、複数の界磁スロット(35b)に収容され、複数のティース(32)に巻回される。具体的には、周方向において隣り合う一対の界磁スロット(35b)の間に挟まれる一対のティース(32)(以下では「一対の界磁ティース(32b)」と記載)に対して、1つの界磁巻線(50)が巻回される。言い換えると、一対の界磁ティース(32b)が1つのティースとみなされ、これに1つの界磁巻線(50)が集中巻で巻回される。具体的には、界磁巻線(50)は、径方向に沿う軸を巻回軸として一対の界磁ティース(32b)に巻回される。
図1を用いて具体的に説明すると、界磁巻線(50-1)は、周方向において隣り合う2つの界磁スロット(35b-1,35b-2)との間に挟まれた2つのティース(32-2,32-3)により構成された一対の界磁ティース(32b)に巻回される。
この例では、複数の界磁巻線(50)に共通の界磁電流(i50)が流れるように、複数の界磁巻線(50)が直列または並列に接続される。そして、複数の界磁巻線(50)は、周方向において隣り合う2つの界磁巻線(50)の巻回方向が互いに逆方向となるように、複数対の界磁ティース(32b)に巻回される。
〈界磁巻線の磁束:界磁磁束〉
なお、界磁スロット(35b)に収容された界磁巻線(50)の周りに発生する界磁磁束(M50)には、固定子コア(30)内を循環する磁束と、回転子コア(11)と鎖交する磁束とが含まれる。以下の説明では、界磁磁束(M50)のうち固定子コア(30)内を循環する磁束を「短絡磁束(M51)」と記載し、界磁磁束(M50)のうち回転子コア(11)と鎖交する磁束を「鎖交磁束(M52)」と記載する。短絡磁束(M51)は、第1界磁磁石(70)を通過する。鎖交磁束(M52)は、回転子コア(11)を通過する。短絡磁束(M51)は、第1界磁磁石(70)の着磁に利用される。鎖交磁束(M52)は、回転子(10)の回転トルクの向上に寄与する。
なお、界磁スロット(35b)に収容された界磁巻線(50)の周りに発生する界磁磁束(M50)には、固定子コア(30)内を循環する磁束と、回転子コア(11)と鎖交する磁束とが含まれる。以下の説明では、界磁磁束(M50)のうち固定子コア(30)内を循環する磁束を「短絡磁束(M51)」と記載し、界磁磁束(M50)のうち回転子コア(11)と鎖交する磁束を「鎖交磁束(M52)」と記載する。短絡磁束(M51)は、第1界磁磁石(70)を通過する。鎖交磁束(M52)は、回転子コア(11)を通過する。短絡磁束(M51)は、第1界磁磁石(70)の着磁に利用される。鎖交磁束(M52)は、回転子(10)の回転トルクの向上に寄与する。
〈第1界磁磁石〉
複数の第1界磁磁石(70)は、互いに同様の構成を有する。第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)に収容される。この例では、第1界磁磁石(70)は、横断面が矩形状に形成され、径方向内側から径方向外側へ向けて周方向長さが一定である。第1界磁磁石(70)の軸方向長さは、固定子コア(30)の軸方向長さと概ね同じである。
複数の第1界磁磁石(70)は、互いに同様の構成を有する。第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)に収容される。この例では、第1界磁磁石(70)は、横断面が矩形状に形成され、径方向内側から径方向外側へ向けて周方向長さが一定である。第1界磁磁石(70)の軸方向長さは、固定子コア(30)の軸方向長さと概ね同じである。
第1界磁磁石(70)は、その第1界磁磁石(70)に対応する第2界磁磁石(60)と磁気的に並列に配置される。このような構成により、第1界磁磁石(70)の磁束の流れ方向を第2界磁磁石(60)の磁束の流れ方向と同方向または逆方向にすることができる。
また、第1界磁磁石(70)は、その第1界磁磁石(70)に対応する界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)により磁力を変更可能である。具体的には、第1界磁磁石(70)は、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)により着磁量および方向が変更し、この変更により磁力を変更可能である。この例では、界磁スロット(35b)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、その界磁スロット(35b)の第1界磁磁石(70)を通過する。そして、第1界磁磁石(70)は、その第1界磁磁石(70)を通過する短絡磁束(M51)により、磁力の大きさおよび方向を変更可能である。言い換えれば、第1界磁磁石(70)は、その第1界磁磁石(70)を通過する短絡磁束(M51)により、短絡磁束(M51)を取り去った後、磁化状態、すなわち、磁化の大きさおよび方向を変更可能である。一般的に、磁化の大きさを大きくする、または、最大にすることを、「着磁する」といい、磁化の大きさを小さくする、または、磁化をほぼゼロにすることを、「減磁させる」または「脱磁する」と言われる。
この例では、第1界磁磁石(70)は、第2界磁磁石(60)よりも径方向外側に配置される。そして、第1界磁磁石(70)は、磁極面が周方向を向くように着磁される。言い換えると、第1界磁磁石(70)は、周方向に着磁可能であり、磁化方向を周方向に沿う方向にすることが可能である。また、この例では、複数の第1界磁磁石(70)は、周方向において同じ極性の磁極面が向かい合うように着磁される。言い換えると、複数の第1界磁磁石(70)は、それぞれの磁化方向が周方向に沿う方向となり、且つ、周方向の一方側へ向けて交互に異なる極性の磁極面を向けるように、着磁される。
〈第1界磁磁石の磁束:第1磁石磁束〉
なお、第1界磁磁石(70)の磁束には、固定子コア(30)内を循環する磁束と、回転子コア(11)と鎖交する磁束とが含まれる。以下の説明では、第1界磁磁石(70)の磁束を「第1磁石磁束(M70)」と記載し、第1磁石磁束(M70)のうち固定子コア(30)内を循環する磁束を「第1短絡磁束(M71)」と記載し、第1磁石磁束(M70)のうち回転子コア(11)と鎖交する磁束を「第1鎖交磁束(M72)」と記載する。
なお、第1界磁磁石(70)の磁束には、固定子コア(30)内を循環する磁束と、回転子コア(11)と鎖交する磁束とが含まれる。以下の説明では、第1界磁磁石(70)の磁束を「第1磁石磁束(M70)」と記載し、第1磁石磁束(M70)のうち固定子コア(30)内を循環する磁束を「第1短絡磁束(M71)」と記載し、第1磁石磁束(M70)のうち回転子コア(11)と鎖交する磁束を「第1鎖交磁束(M72)」と記載する。
〈第2界磁磁石〉
複数の第2界磁磁石(60)は、互いに同様の構成を有する。第2界磁磁石(60)は、界磁スロット(35b)に収容される。この例では、第2界磁磁石(60)は、横断面が台形状に形成され、径方向内側から径方向外側へ向けて周方向長さが次第に長くなる。第2界磁磁石(60)の軸方向長さは、固定子コア(30)の軸方向長さと概ね同じである。なお、第2界磁磁石(60)の横断面の形状は、台形状に限定されない。
複数の第2界磁磁石(60)は、互いに同様の構成を有する。第2界磁磁石(60)は、界磁スロット(35b)に収容される。この例では、第2界磁磁石(60)は、横断面が台形状に形成され、径方向内側から径方向外側へ向けて周方向長さが次第に長くなる。第2界磁磁石(60)の軸方向長さは、固定子コア(30)の軸方向長さと概ね同じである。なお、第2界磁磁石(60)の横断面の形状は、台形状に限定されない。
また、第2界磁磁石(60)は、磁極面が周方向を向く。言い換えると、第2界磁磁石(60)は、周方向に着磁され、磁化方向が周方向に沿う方向である。この例では、複数の第2界磁磁石(60)は、周方向において同じ極性の磁極面が向かい合うように複数の界磁スロット(35b)にそれぞれ配置される。言い換えると、複数の第2界磁磁石(60)は、それぞれの磁化方向が周方向に沿うように着磁され、周方向の一方側へ向けて交互に異なる極性の磁極面を向けて配置される。
〈第2界磁磁石の磁束:第2磁石磁束〉
なお、第2界磁磁石(60)の磁束には、固定子コア(30)内を循環する磁束と、回転子コア(11)と鎖交する磁束とが含まれる。以下の説明では、第2界磁磁石(60)の磁束を「第2磁石磁束(M60)」と記載し、第2磁石磁束(M60)のうち固定子コア(30)内を循環する磁束を「第2短絡磁束(M61)」と記載し、第2磁石磁束(M60)のうち回転子コア(11)と鎖交する磁束を「第2鎖交磁束(M62)」と記載する。
なお、第2界磁磁石(60)の磁束には、固定子コア(30)内を循環する磁束と、回転子コア(11)と鎖交する磁束とが含まれる。以下の説明では、第2界磁磁石(60)の磁束を「第2磁石磁束(M60)」と記載し、第2磁石磁束(M60)のうち固定子コア(30)内を循環する磁束を「第2短絡磁束(M61)」と記載し、第2磁石磁束(M60)のうち回転子コア(11)と鎖交する磁束を「第2鎖交磁束(M62)」と記載する。
〈順方向と逆方向〉
また、以下の説明では、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向がその第1界磁磁石(70)に対応する第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向となるときの第1界磁磁石(70)の磁化方向を「順方向」と記載する。また、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向がその第1界磁磁石(70)に対応する第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向となるときの第1界磁磁石(70)の磁化方向を「逆方向」と記載する。なお、「第1界磁磁石(70)に対応する第2界磁磁石(60)」は、第1界磁磁石(70)とともに共通の界磁スロット(35b)に収容される第2界磁磁石(60)のことである。
また、以下の説明では、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向がその第1界磁磁石(70)に対応する第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向となるときの第1界磁磁石(70)の磁化方向を「順方向」と記載する。また、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向がその第1界磁磁石(70)に対応する第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向となるときの第1界磁磁石(70)の磁化方向を「逆方向」と記載する。なお、「第1界磁磁石(70)に対応する第2界磁磁石(60)」は、第1界磁磁石(70)とともに共通の界磁スロット(35b)に収容される第2界磁磁石(60)のことである。
〈着磁状態と脱磁状態〉
また、第1界磁磁石(70)は、界磁磁束(M50)により磁力を変更することで、着磁状態と脱磁状態とに切り換え可能である。着磁状態は、有効な磁力を有する状態のことである。脱磁状態は、磁力が実質的にゼロの状態である。例えば、着磁状態では、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)が回転子コア(11)と鎖交し、脱磁状態では、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)が回転子コア(11)と鎖交しない。なお、着磁状態には、第1界磁磁石(70)の磁力の方向(磁化方向)が順方向となる第1着磁状態と、第1界磁磁石(70)の磁力の方向(磁化方向)が逆方向となる第2着磁状態とが含まれる。
また、第1界磁磁石(70)は、界磁磁束(M50)により磁力を変更することで、着磁状態と脱磁状態とに切り換え可能である。着磁状態は、有効な磁力を有する状態のことである。脱磁状態は、磁力が実質的にゼロの状態である。例えば、着磁状態では、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)が回転子コア(11)と鎖交し、脱磁状態では、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)が回転子コア(11)と鎖交しない。なお、着磁状態には、第1界磁磁石(70)の磁力の方向(磁化方向)が順方向となる第1着磁状態と、第1界磁磁石(70)の磁力の方向(磁化方向)が逆方向となる第2着磁状態とが含まれる。
〔界磁磁石の磁気特性〕
第2界磁磁石(60)は、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)による磁力の変化が可能な限り生じないように構成される。第1界磁磁石(70)は、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)により磁力が変化するように構成される。
第2界磁磁石(60)は、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)による磁力の変化が可能な限り生じないように構成される。第1界磁磁石(70)は、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)により磁力が変化するように構成される。
この例では、回転電気機械(2)の使用温度範囲内において、第1界磁磁石(70)の保磁力の最大値は、第2界磁磁石(60)の保磁力の最小値よりも小さい。例えば、回転電気機械(2)の使用温度範囲の上限は、100℃、150℃、200℃のいずれかであり、回転電気機械(2)の使用温度範囲の下限は、0℃、-50℃のいずれかである。
また、「第2界磁磁石(60)の残留磁束密度」と「第2界磁磁石(60)の磁極面積」との積は、「第1界磁磁石(70)の残留磁束密度」と「第1界磁磁石(70)の磁極面積」との積よりも大きくてもよい。
なお、第2界磁磁石(60)は、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)が流れる場合に不可逆的な磁力変化が実質的に生じない磁石である。第2界磁磁石(60)には、運転中に意図しない僅かな不可逆的な磁力変化が生じるものも含まれる。言い換えると、第2界磁磁石(60)は、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)が流れる場合に不可逆的な磁力変化が相対的に生じにくい磁石である。具体的には、第2界磁磁石(60)は、第1界磁磁石(70)よりも、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)が流れる場合に不可逆的な磁力変化が生じにくい磁石である。また、第2界磁磁石(60)は、着磁方向一定で使用される磁石である。例えば、第2界磁磁石(60)は、5%以下の着磁率の変化を伴って使用される磁石であることが望ましい。
また、第1界磁磁石(70)は、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)が流れる場合に不可逆的な磁力変化が生じる磁石である。言い換えると、第1界磁磁石(70)は、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)が流れる場合に不可逆的な磁力変化が相対的に生じやすい磁石である。また、第1界磁磁石(70)は、着磁方向の変更を伴って使用される磁石であってもよい。また、第1界磁磁石(70)は、常温(例えば25℃)で保磁力が第2界磁磁石(60)の1/2以下である磁石であってもよい。例えば、第1界磁磁石(70)は、概ね30%以上(望ましくは50%以上)の着磁率の変化を伴って使用される磁石である。
〔界磁スロット内の構成〕
図2は、実施形態1における界磁スロット(35b)内の構成を例示する。界磁スロット(35b)は、界磁巻線(50)を収容する巻線収容部(350)と、第2界磁磁石(60)を収容する第2磁石収容部(351)と、第1界磁磁石(70)を収容する第1磁石収容部(352)とを含む。
図2は、実施形態1における界磁スロット(35b)内の構成を例示する。界磁スロット(35b)は、界磁巻線(50)を収容する巻線収容部(350)と、第2界磁磁石(60)を収容する第2磁石収容部(351)と、第1界磁磁石(70)を収容する第1磁石収容部(352)とを含む。
実施形態1では、第1磁石収容部(352)は、第2磁石収容部(351)よりも径方向外側に配置され、巻線収容部(350)は、第2磁石収容部(351)よりも径方向外側に配置される。このような構成により、実施形態1では、第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)よりも径方向外側に配置され、界磁巻線(50)は、界磁スロット(35b)内において第1界磁磁石(70)よりも径方向外側に配置される。
また、実施形態1では、第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、第2界磁磁石(60)の径方向外側の部分の周方向長さ(LC60)以下であり、且つ、界磁スロット(35b)の巻線収容部(350)の径方向内側の部分の周方向長さ(LC350)以下である。
なお、図2の例では、第1磁石収容部(352)は、第2磁石収容部(351)と連通し、巻線収容部(350)は、第2磁石収容部(351)と連通する。第1界磁磁石(70)は、第2界磁磁石(60)の径方向外側に隣接し、界磁巻線(50)は、第1界磁磁石(70)の径方向外側に隣接する。第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、第2界磁磁石(60)の径方向外側の部分の周方向長さ(LC60)と同一であり、且つ、巻線収容部(350)の径方向内側の部分の周方向長さ(LC350)よりも短い。第1界磁磁石(70)の径方向長さ(LR70)は、第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)よりも短い。また、第1界磁磁石(70)の径方向長さ(LR70)は、第2界磁磁石(60)の径方向長さ(LR60)および巻線収容部(350)の径方向長さ(LR350)の各々よりも短い。これにより、特に、第1界磁磁石(70)は固定子コア(30)に突出した角部がないので、フリンジング磁束などによる強い減磁界が印加されることを避けることができ、磁力を変化させずに運転する場合において、減磁を防止することができる。
また、図2の例では、第2界磁磁石(60)は、所定のギャップ(G)を隔てて回転子コア(11)と対向する。そのため、第2界磁磁石(60)には、フリンジング磁束などにより強い減磁界が印加されやすい。したがって、第2界磁磁石(60)の保磁力を高くしておくことが望ましい。例えば、第2界磁磁石(60)は、希土類元素を用いた磁石(いわゆる希土類磁石)であってもよい。具体的には、第2界磁磁石(60)は、ネオジムと鉄とホウ素を主成分とする希土類磁石(ネオジム-鉄-ボロン系の磁石)であることが望ましい。また、第2界磁磁石(60)は、焼結磁石であると好適である。なお、第2界磁磁石(60)は、ボンド磁石であってもよい。第1界磁磁石(70)は、第2界磁磁石(60)と同様に、ネオジム-鉄-ボロン系の磁石であってもよい。また、第1界磁磁石(70)は、アルニコ磁石であってもよいし、サマリウムコバルト磁石であってもよいし、フェライト系磁石であってもよい。
〔制御部〕
図1に示すように、制御部(3)は、電機子巻線(40)に電機子電流(i40)を供給し、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)を供給する。そして、制御部(3)は、電機子電流(i40)と界磁電流(i50)とを制御することにより、回転電気機械(2)の動作を制御する。この例では、制御部(3)は、電源(81)と、制御回路(82)とを有する。
図1に示すように、制御部(3)は、電機子巻線(40)に電機子電流(i40)を供給し、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)を供給する。そして、制御部(3)は、電機子電流(i40)と界磁電流(i50)とを制御することにより、回転電気機械(2)の動作を制御する。この例では、制御部(3)は、電源(81)と、制御回路(82)とを有する。
〈電源〉
電源(81)は、電機子電源部(81a)と、界磁電源部(81b)とを有する。
電源(81)は、電機子電源部(81a)と、界磁電源部(81b)とを有する。
電機子電源部(81a)は、複数の電機子巻線(40)に電気的に接続される。そして、電機子電源部(81a)は、制御回路(82)による制御に応答して、複数の電機子巻線(40)に交流の電機子電流(i40)を供給する。電機子電源部(81a)の構成には、周知の電源の構成を採用することが可能である。例えば、電機子電源部(81a)は、インバータにより構成されてもよい。
界磁電源部(81b)は、複数の界磁巻線(50)に電気的に接続される。そして、界磁電源部(81b)は、制御回路(82)による制御に応答して、複数の界磁巻線(50)に直流の界磁電流(i50)を供給する。界磁電源部(81b)の構成には、周知の電源の構成を採用することが可能である。例えば、界磁電源部(81b)は、インバータにより構成されてもよい。なお、第1界磁磁石(70)の着磁/脱磁の際に供給される界磁電流(i50)は、流れる時間が極めて短いパルス状の直流の電流であってもよい。
〈制御回路〉
制御回路(82)は、電源(81)を制御することにより、回転電気機械(2)の動作を制御する。具体的には、制御回路(82)は、回転電気機械(2)の各種のパラメータを検出する各種のセンサ(図示省略)の出力に基づいて、回転電気機械(2)が所望の動作を行うように電源(81)を制御する。例えば、制御回路(82)は、プロセッサと、プロセッサと電気的に接続されてプロセッサを動作させるためのプログラムおよび情報を記憶するメモリとにより構成される。
制御回路(82)は、電源(81)を制御することにより、回転電気機械(2)の動作を制御する。具体的には、制御回路(82)は、回転電気機械(2)の各種のパラメータを検出する各種のセンサ(図示省略)の出力に基づいて、回転電気機械(2)が所望の動作を行うように電源(81)を制御する。例えば、制御回路(82)は、プロセッサと、プロセッサと電気的に接続されてプロセッサを動作させるためのプログラムおよび情報を記憶するメモリとにより構成される。
〔制御部の動作〕
実施形態1の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
実施形態1の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
以下の説明では、周方向に並ぶ3つの電機子スロット(35a)を「電機子スロット(35a-1)」と「電機子スロット(35a-2)」と「電機子スロット(35a-3)」と記載する。第1番目および第2番目の電機子スロット(35a-1,35a-2)の間に配置される第1番目の界磁スロット(35b)を「界磁スロット(35b-1)」と記載する。第2番目および第3番目の電機子スロット(35a-2,35a-3)の間に配置される第2番目の界磁スロット(35b)を「界磁スロット(35b-2)」と記載する。
また、第1番目の電機子スロット(35a-1)と第1番目の界磁スロット(35b-1)との間に挟まれる第1番目のティース(32)を「ティース(32-1)」と記載する。第1番目の界磁スロット(35b-1)と第2番目の電機子スロット(35a-2)との間に挟まれる第2番目のティース(32)を「ティース(32-2)」と記載する。第2番目の電機子スロット(35a-2)と第2番目の界磁スロット(35b-2)との間に挟まれる第3番目のティース(32)を「ティース(32-3)」と記載する。第2番目の界磁スロット(35b-2)と第3番目の電機子スロット(35a-3)との間に挟まれる第4番目のティース(32)を「ティース(32-4)」と記載する。
また、第1番目の界磁スロット(35b-1)に収容される第1界磁磁石(70)と第2界磁磁石(60)を「第1界磁磁石(70-1)」と「第2界磁磁石(60-1)」と記載する。第2番目の界磁スロット(35b-2)に収容される第1界磁磁石(70)と第2界磁磁石(60)を「第1界磁磁石(70-2)」と「第2界磁磁石(60-2)」と記載する。
〔第1磁力制御〕
図3は、実施形態1の第1磁力制御における磁束の流れを例示する。
図3は、実施形態1の第1磁力制御における磁束の流れを例示する。
第1磁力制御では、制御部(3)は、複数の界磁巻線(50)に界磁電流(i50)を供給する。そして、制御部(3)は、複数の界磁スロット(35b)の各々において、その界磁スロット(35b)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)がその界磁スロット(35b)の第1界磁磁石(70)を順方向に通過するように、複数の界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)を制御する。これにより、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)が順方向に着磁される。
なお、この例では、第1磁力制御において界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)は、流れる時間が極短時間(例えば10msec未満)である準インパルス電流(パルス状の直流電流)である。また、第1磁力制御において界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)の絶対値は、後述する回転制御(具体的には第2,第4,第6回転制御)において界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)の絶対値よりも大きい。例えば、第1磁力制御における界磁電流(i50)の絶対値は、回転制御における界磁電流(i50)の最大値の1.5~10倍程度である。
例えば、制御部(3)は、第1磁力制御において、界磁電流(i50)のハイレベル期間(通電期間)が所定時間継続するように、界磁電流(i50)を界磁巻線(50)に供給してもよい。また、制御部(3)は、第1磁力制御において、界磁電流(i50)が所定期間において所定の間隔で連続する複数のパルスとなるように、界磁電流(i50)を界磁巻線(50)に供給してもよい。
また、第1磁力制御では、制御部(3)は、必要に応じて、複数の電機子巻線(40)に対する電機子電流(i40)の供給を行う。例えば、回転電気機械(2)の負荷のイナーシャが大きい場合に、第1磁力制御において電機子電流(i40)の供給が行われてもよい。
第1磁力制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束:短絡磁束〉
第1磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-2)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-1)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。
第1磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-2)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-1)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。
〈界磁巻線の磁束:鎖交磁束〉
第1磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
第1磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束:第2短絡磁束〉
第1磁力制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)と第1界磁磁石(70-1)との周りを時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2短絡磁束(M61)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)の流れ方向の逆方向である。
第1磁力制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)と第1界磁磁石(70-1)との周りを時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2短絡磁束(M61)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)の流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束:第2鎖交磁束〉
第1磁力制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。
第1磁力制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。
〈第1磁力制御の効果〉
以上のように、第1磁力制御を行うことにより、第1界磁磁石(70)の磁力が順方向に強くなるように、第1界磁磁石(70)の磁力の大きさおよび方向を変化させることができる。具体的には、第1界磁磁石(70)の状態が「第1界磁磁石(70)の磁化方向が順方向となる第1着磁状態」である場合、第1界磁磁石(70)の順方向に作用する磁力を強めることができる。また、第1界磁磁石(70)の状態が「第1界磁磁石(70)の磁化方向が逆方向となる第2着磁状態」である場合、第1界磁磁石(70)の逆方向に作用する磁力を弱めることができる。また、第1界磁磁石(70)の状態を第2着磁状態から脱磁状態に切り換えることができ、さらに、脱磁状態から第1着磁状態に切り換えることができる。
以上のように、第1磁力制御を行うことにより、第1界磁磁石(70)の磁力が順方向に強くなるように、第1界磁磁石(70)の磁力の大きさおよび方向を変化させることができる。具体的には、第1界磁磁石(70)の状態が「第1界磁磁石(70)の磁化方向が順方向となる第1着磁状態」である場合、第1界磁磁石(70)の順方向に作用する磁力を強めることができる。また、第1界磁磁石(70)の状態が「第1界磁磁石(70)の磁化方向が逆方向となる第2着磁状態」である場合、第1界磁磁石(70)の逆方向に作用する磁力を弱めることができる。また、第1界磁磁石(70)の状態を第2着磁状態から脱磁状態に切り換えることができ、さらに、脱磁状態から第1着磁状態に切り換えることができる。
〔第2磁力制御〕
図4は、実施形態1の第2磁力制御における磁束の流れを例示する。
図4は、実施形態1の第2磁力制御における磁束の流れを例示する。
第2磁力制御では、制御部(3)は、複数の界磁巻線(50)に界磁電流(i50)を供給する。そして、制御部(3)は、複数の界磁スロット(35b)の各々において、その界磁スロット(35b)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)がその界磁スロット(35b)の第1界磁磁石(70)を逆方向に通過するように、複数の界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)を制御する。これにより、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)が逆方向に着磁される。
なお、この例では、第1磁力制御と同様に、第2磁力制御において界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)は、流れる時間が極短時間である準インパルス電流(パルス状の直流電流)である。また、第2磁力制御において界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)の絶対値は、後述する回転制御(具体的には第2,第4,第6回転制御)において界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)の絶対値よりも大きい。例えば、第2磁力制御における界磁電流(i50)の絶対値は、回転制御における界磁電流(i50)の最大値の1.5~10倍程度である。
また、第1磁力制御と同様に、第2磁力制御では、制御部(3)は、必要に応じて、複数の電機子巻線(40)に対する電機子電流(i40)の供給を行う。例えば、回転電気機械(2)の負荷のイナーシャが大きい場合に、第2磁力制御において電機子電流(i40)の供給が行われてもよい。
第2磁力制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束:短絡磁束〉
第2磁力制御における短絡磁束(M51)の流れ方向は、第1磁力制御における短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。
第2磁力制御における短絡磁束(M51)の流れ方向は、第1磁力制御における短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。
〈界磁巻線の磁束:鎖交磁束〉
第2磁力制御における鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第1磁力制御における鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回りに循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
第2磁力制御における鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第1磁力制御における鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回りに循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第2磁力制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1磁力制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第2磁力制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1磁力制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第2磁力制御の効果〉
以上のように、第2磁力制御を行うことにより、第1界磁磁石(70)の磁力が逆方向に強くなるように、第1界磁磁石(70)の磁力の大きさおよび方向を変化させることができる。具体的には、第1界磁磁石(70)の状態が「第1界磁磁石(70)の磁化方向が順方向となる第1着磁状態」である場合、第1界磁磁石(70)の順方向に作用する磁力を弱めることができる。また、第1界磁磁石(70)の状態が「第1界磁磁石(70)の磁化方向が逆方向となる第2着磁状態」である場合、第1界磁磁石(70)の逆方向に作用する磁力を強めることができる。また、第1界磁磁石(70)の状態を第1着磁状態から脱磁状態に切り換えることができ、さらに、脱磁状態から第2着磁状態に切り換えることができる。
以上のように、第2磁力制御を行うことにより、第1界磁磁石(70)の磁力が逆方向に強くなるように、第1界磁磁石(70)の磁力の大きさおよび方向を変化させることができる。具体的には、第1界磁磁石(70)の状態が「第1界磁磁石(70)の磁化方向が順方向となる第1着磁状態」である場合、第1界磁磁石(70)の順方向に作用する磁力を弱めることができる。また、第1界磁磁石(70)の状態が「第1界磁磁石(70)の磁化方向が逆方向となる第2着磁状態」である場合、第1界磁磁石(70)の逆方向に作用する磁力を強めることができる。また、第1界磁磁石(70)の状態を第1着磁状態から脱磁状態に切り換えることができ、さらに、脱磁状態から第2着磁状態に切り換えることができる。
また、第2磁力制御では、第2界磁磁石(60)の第2短絡磁束(M61)が第1界磁磁石(70)を通過する方向は、逆方向(具体的には第1界磁磁石(70)の磁化方向の順方向の逆方向)となっている。これにより、第2磁力制御では、界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)による第1界磁磁石(70)の逆方向の着磁を促進させることができる。したがって、第2磁力制御における界磁電流(i50)の絶対値を、第1磁力制御における界磁電流(i50)の絶対値よりも小さくすることができ、回転電気機械(2)の銅損を低減することができる。例えば、第2磁力制御における界磁電流(i50)の絶対値を、第1磁力制御における界磁電流(i50)の絶対値の1/2に設定することができる。
〔第1回転制御〕
図5は、実施形態1の第1回転制御における磁束の流れを例示する。
図5は、実施形態1の第1回転制御における磁束の流れを例示する。
第1回転制御では、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)の磁化方向は、順方向に設定される。これにより、界磁スロット(35b)の第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、その界磁スロット(35b)の第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向となる。
また、第1回転制御では、制御部(3)は、複数の電機子巻線(40)に電機子電流(i40)を供給する。これにより、回転子(10)が回転する。なお、制御部(3)は、複数の界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給を行わない。
第1回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈第1界磁磁石の磁束:第1短絡磁束〉
第1回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1短絡磁束(M71)に流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)に流れ方向の逆方向である。
第1回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1短絡磁束(M71)に流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)に流れ方向の逆方向である。
〈第1界磁磁石の磁束:第1鎖交磁束〉
第1回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)と第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)とが合成される。そして、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、第1界磁磁石(70-2)、ティース(32-4)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。
第1回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)と第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)とが合成される。そして、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、第1界磁磁石(70-2)、ティース(32-4)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。
〈第2界磁磁石の磁束:第2短絡磁束〉
第1回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70-1)の周りを時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2短絡磁束(M61)に流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)に流れ方向の逆方向である。
第1回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70-1)の周りを時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2短絡磁束(M61)に流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)に流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束:第2鎖交磁束〉
第1回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)と第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)とが合成される。そして、第2界磁磁石(60-1,60-2)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、第2界磁磁石(60-2)、ティース(32-4)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1,60-2)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。
第1回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)と第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)とが合成される。そして、第2界磁磁石(60-1,60-2)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、第2界磁磁石(60-2)、ティース(32-4)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1,60-2)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。
〈第1回転制御の効果〉
以上のように、第1回転制御では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給が行われない。これにより、回転電気機械(2)の銅損を低減することができる。
以上のように、第1回転制御では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給が行われない。これにより、回転電気機械(2)の銅損を低減することができる。
また、第1回転制御では、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)と、第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)とが回転子コア(11)と鎖交する。第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向である。したがって、第2鎖交磁束(M62)と第1鎖交磁束(M72)との和に応じたトルクを回転子(10)に発生させることができる。
例えば、第1回転制御は、低速/低トルク運転に好適である。低速/低トルク運転では、回転子(10)の回転速度が比較的に低く、且つ、回転子(10)の回転トルクが比較的に低くなるように、回転電気機械(2)が制御される。例えば、回転電気機械(2)が自動車の動力源として利用される場合を例に挙げると、低速/低トルク運転は、市街地走行などのシーンにおいて行われる。
〔第2回転制御〕
図6は、実施形態1の第2回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図6の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第1短絡磁束(M71)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
図6は、実施形態1の第2回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図6の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第1短絡磁束(M71)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
第2回転制御では、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)の磁化方向は、順方向に設定される。これにより、界磁スロット(35b)の第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、その界磁スロット(35b)の第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向となる。
また、第2回転制御では、制御部(3)は、複数の電機子巻線(40)に電機子電流(i40)を供給する。これにより、回転子(10)が回転する。また、制御部(3)は、複数の界磁巻線(50)に界磁電流(i50)を供給する。そして、制御部(3)は、複数の界磁スロット(35b)の各々において、その界磁スロット(35b)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向がその界磁スロット(35b)の第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向になるように、複数の界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)を制御する。
第2回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束:鎖交磁束〉
第2回転制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
第2回転制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
〈第1界磁磁石の磁束:第1鎖交磁束〉
第2回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。
第2回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束:第2鎖交磁束〉
第2回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。
第2回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。
〈第2回転制御の効果〉
以上のように、第2回転制御では、界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)と、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)と、第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)とが回転子コア(11)と鎖交する。鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向である。第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向である。したがって、鎖交磁束(M52)と第1鎖交磁束(M72)と第2鎖交磁束(M62)との和に応じたトルクを回転子(10)に発生させることができる。
以上のように、第2回転制御では、界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)と、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)と、第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)とが回転子コア(11)と鎖交する。鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向である。第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向である。したがって、鎖交磁束(M52)と第1鎖交磁束(M72)と第2鎖交磁束(M62)との和に応じたトルクを回転子(10)に発生させることができる。
また、第2回転制御では、界磁電流(i50)を制御することにより、界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)を制御することができ、その結果、回転子(10)に発生するトルクを制御することができる。
例えば、第2回転制御は、低速/高トルク運転に好適である。低速/高トルク運転では、回転子(10)の回転速度が比較的に低く、且つ、回転子(10)の回転トルクが比較的に高くなるように、回転電気機械(2)が制御される。例えば、回転電気機械(2)が自動車の動力源として利用される場合を例に挙げると、低速/高トルク運転は、急坂走行、段差乗上、発車時などのシーンにおいて行われる。
〔第3回転制御〕
図7は、実施形態1の第3回転制御における磁束の流れを例示する。
図7は、実施形態1の第3回転制御における磁束の流れを例示する。
第3回転制御では、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)は、脱磁状態に設定される。これにより、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)の磁力は、実質的にゼロとなる。
また、第3回転制御では、制御部(3)は、複数の電機子巻線(40)に電機子電流(i40)を供給する。これにより、回転子(10)が回転する。なお、制御部(3)は、複数の界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給を行わない。
第3回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第3回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第3回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第3回転制御の効果〉
以上のように、第3回転制御では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給が行われない。これにより、回転電気機械(2)の銅損を低減することができる。
以上のように、第3回転制御では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給が行われない。これにより、回転電気機械(2)の銅損を低減することができる。
また、第3回転制御では、第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)が回転子コア(11)と鎖交する。これにより、第2鎖交磁束(M62)に応じたトルクを回転子(10)に発生させることができる。
例えば、第3回転制御は、高速/低トルク運転に好適である。高速/低トルク運転では、回転子(10)の回転速度が比較的に高く、且つ、回転子(10)の回転トルクが比較的に低くなるように、回転電気機械(2)が制御される。例えば、回転電気機械(2)が自動車の動力源として利用される場合を例に挙げると、高速/低トルク運転は、高速道巡航などのシーンにおいて行われる。
〔第4回転制御〕
図8は、実施形態1の第4回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図8の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
図8は、実施形態1の第4回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図8の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
第4回転制御では、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)は、脱磁状態に設定される。これにより、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)の磁力は、実質的にゼロとなる。
また、第4回転制御では、制御部(3)は、複数の電機子巻線(40)に電機子電流(i40)を供給する。これにより、回転子(10)が回転する。また、制御部(3)は、複数の界磁巻線(50)に界磁電流(i50)を供給する。そして、制御部(3)は、複数の界磁スロット(35b)の各々において、その界磁スロット(35b)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向がその界磁スロット(35b)の第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向になるように、複数の界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)を制御する。
第4回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束〉
第4回転制御における界磁磁束(M50)(具体的には鎖交磁束(M52))は、第2回転制御における界磁磁束(M50)と同様である。
第4回転制御における界磁磁束(M50)(具体的には鎖交磁束(M52))は、第2回転制御における界磁磁束(M50)と同様である。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第4回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2鎖交磁束(M62))は、第3回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第4回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2鎖交磁束(M62))は、第3回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第4回転制御の効果〉
以上のように、第4回転制御では、界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)と、第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)とが回転子コア(11)と鎖交する。鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向である。したがって、鎖交磁束(M52)と第2鎖交磁束(M62)との和に応じたトルクを回転子(10)に発生させることができる。
以上のように、第4回転制御では、界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)と、第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)とが回転子コア(11)と鎖交する。鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向である。したがって、鎖交磁束(M52)と第2鎖交磁束(M62)との和に応じたトルクを回転子(10)に発生させることができる。
また、第4回転制御では、界磁電流(i50)を制御することにより、界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)を制御することができ、その結果、回転子(10)に発生するトルクを制御することができる。
例えば、第4回転制御は、低速/高トルク運転に好適である。
〔第5回転制御〕
図9は、実施形態1の第5回転制御における磁束の流れを例示する。
図9は、実施形態1の第5回転制御における磁束の流れを例示する。
第5回転制御では、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)の磁化方向は、逆方向に設定される。これにより、界磁スロット(35b)の第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、その界磁スロット(35b)の第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向となる。
また、第5回転制御では、制御部(3)は、複数の電機子巻線(40)に電機子電流(i40)を供給する。これにより、回転子(10)が回転する。なお、制御部(3)は、複数の界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給を行わない。
第5回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈第1界磁磁石の磁束:第1短絡磁束〉
第5回転制御における第1短絡磁束(M71)の流れ方向は、第1回転制御における第1短絡磁束(M71)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第5回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを反時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1短絡磁束(M71)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)の流れ方向の逆方向である。
第5回転制御における第1短絡磁束(M71)の流れ方向は、第1回転制御における第1短絡磁束(M71)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第5回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを反時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1短絡磁束(M71)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)の流れ方向の逆方向である。
〈第1界磁磁石の磁束:第1鎖交磁束》
第5回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第5回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)と第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)とが合成される。そして、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-4)、第1界磁磁石(70-2)、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。
第5回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第5回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)と第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)とが合成される。そして、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-4)、第1界磁磁石(70-2)、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第5回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第5回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第5回転制御の効果〉
以上のように、第5回転制御では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給が行われない。これにより、回転電気機械(2)の銅損を低減することができる。
以上のように、第5回転制御では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給が行われない。これにより、回転電気機械(2)の銅損を低減することができる。
また、第5回転制御では、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)と、第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)とが回転子コア(11)と鎖交する。第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。したがって、第1鎖交磁束(M72)と第2鎖交磁束(M62)との差に応じたトルクを回転子(10)に発生させることができる。
例えば、第5回転制御は、高速/低トルク運転に好適である。
〔第6回転制御〕
図10は、実施形態1の第6回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図10の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第1短絡磁束(M71)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
図10は、実施形態1の第6回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図10の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第1短絡磁束(M71)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
第6回転制御では、複数の界磁スロット(35b)の各々において、第1界磁磁石(70)の磁化方向は、逆方向に設定される。これにより、界磁スロット(35b)の第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、その界磁スロット(35b)の第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向となる。
また、第6回転制御では、制御部(3)は、複数の電機子巻線(40)に電機子電流(i40)を供給する。これにより、回転子(10)が回転する。また、制御部(3)は、複数の界磁巻線(50)に界磁電流(i50)を供給する。そして、制御部(3)は、複数の界磁スロット(35b)の各々において、その界磁スロット(35b)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向がその界磁スロット(35b)の第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向になるように、複数の界磁巻線(50)に供給される界磁電流(i50)を制御する。
第6回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束〉
第6回転制御における界磁磁束(M50)(具体的には鎖交磁束(M52))は、第2回転制御における界磁磁束(M50)と同様である。
第6回転制御における界磁磁束(M50)(具体的には鎖交磁束(M52))は、第2回転制御における界磁磁束(M50)と同様である。
〈第1界磁磁石の磁束:第1鎖交磁束〉
第6回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第6回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。
第6回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第6回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第6回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2鎖交磁束(M62))は、第5回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第6回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2鎖交磁束(M62))は、第5回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第6回転制御の効果〉
以上のように、第6回転制御では、界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)と、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)と、第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)とが回転子コア(11)と鎖交する。鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向である。第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。したがって、「鎖交磁束(M52)と第2鎖交磁束(M62)と和」と「第1鎖交磁束(M72)」との差に応じたトルクを回転子(10)に発生させることができる。
以上のように、第6回転制御では、界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)と、第1界磁磁石(70)の第1鎖交磁束(M72)と、第2界磁磁石(60)の第2鎖交磁束(M62)とが回転子コア(11)と鎖交する。鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向と同方向である。第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。したがって、「鎖交磁束(M52)と第2鎖交磁束(M62)と和」と「第1鎖交磁束(M72)」との差に応じたトルクを回転子(10)に発生させることができる。
また、第6回転制御では、界磁電流(i50)を制御することにより、界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)を制御することができ、その結果、回転子(10)に発生するトルクを制御することができる。
例えば、第6回転制御は、低速/高トルク運転に好適である。なお、第6回転制御は、省略されてもよい。また、他の制御についても同様である。
〔実施形態1の効果〕
以上のように、実施形態1の回転電気機械装置(1)では、回転電気機械(2)は、回転子(10)と、固定子(20)を備える。固定子(20)は、固定子コア(30)と、電機子巻線(40)と、界磁巻線(50)と、第1界磁磁石(70)と、第2界磁磁石(60)とを有する。固定子コア(30)には、周方向に交互に並ぶ電機子スロット(35a)と界磁スロット(35b)とが設けられる。電機子巻線(40)は、電機子スロット(35a)に収容される。界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70)と第2界磁磁石(60)は、界磁スロット(35b)に収容される。電機子巻線(40)は、交流の電機子電流(i40)が供給されることで、回転子(10)を回転させる回転磁界を発生させる。界磁巻線(50)は、直流の界磁電流(i50)が供給されることで、界磁磁束(M50)を発生させる。第2界磁磁石(60)は、磁極面が周方向を向く。第1界磁磁石(70)は、第2界磁磁石(60)と磁気的に並列に配置され、界磁磁束(M50)により磁力を変更可能である。
以上のように、実施形態1の回転電気機械装置(1)では、回転電気機械(2)は、回転子(10)と、固定子(20)を備える。固定子(20)は、固定子コア(30)と、電機子巻線(40)と、界磁巻線(50)と、第1界磁磁石(70)と、第2界磁磁石(60)とを有する。固定子コア(30)には、周方向に交互に並ぶ電機子スロット(35a)と界磁スロット(35b)とが設けられる。電機子巻線(40)は、電機子スロット(35a)に収容される。界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70)と第2界磁磁石(60)は、界磁スロット(35b)に収容される。電機子巻線(40)は、交流の電機子電流(i40)が供給されることで、回転子(10)を回転させる回転磁界を発生させる。界磁巻線(50)は、直流の界磁電流(i50)が供給されることで、界磁磁束(M50)を発生させる。第2界磁磁石(60)は、磁極面が周方向を向く。第1界磁磁石(70)は、第2界磁磁石(60)と磁気的に並列に配置され、界磁磁束(M50)により磁力を変更可能である。
上記の構成では、界磁磁束(M50)により第1界磁磁石(70)の磁力の大きさおよび向きを変化させることができる。これにより、例えば、第1界磁磁石(70)の磁力の方向が順方向となる第1着磁状態と、第1界磁磁石(70)の磁力が実質的にゼロとなる脱磁状態と、第1界磁磁石(70)の磁力の方向が逆方向となる第2着磁状態とに切り換えることができる。また、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)が供給される通電状態と、界磁巻線(50)に界磁電流(i50)が供給されない非通電状態とに切り換えることができる。これにより、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
また、実施形態1の回転電気機械装置(1)では、固定子(20)は、界磁スロット(35b)に収容される第2界磁磁石(60)を有する。
上記の構成では、第1界磁磁石(70)の磁力が実質的にゼロである場合であっても、第2界磁磁石(60)により、一定方向の磁石磁束(M60)を提供することができる。
また、実施形態1の回転電気機械装置(1)では、回転電気機械(2)の使用温度範囲内において、第1界磁磁石(70)の保磁力の最大値は、第2界磁磁石(60)の保磁力の最小値よりも小さい。
上記の構成では、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)による第2界磁磁石(60)の磁力の変化が可能な限り生じないように、第2界磁磁石(60)を構成することができる。これにより、第1着磁状態と脱磁状態と第2着磁状態との切り換えを適切に行うことができ、回転電気機械(2)の制御を適切に行うことができる。
また、実施形態1の回転電気機械装置(1)では、第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)よりも径方向外側に配置される。
上記の構成では、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)が第1界磁磁石(70)よりも径方向外側に配置される場合よりも、第2界磁磁石(60)を回転子(10)に近づけることができる。これにより、第2界磁磁石(60)の磁束が回転子(10)と鎖交しやすくなるので、第2界磁磁石(60)の磁束を有効に利用することができる。
また、実施形態1の回転電気機械装置(1)では、界磁巻線(50)は、界磁スロット(35b)内において第1界磁磁石(70)よりも径方向外側に配置される。
上記の構成では、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70)との間に第2界磁磁石(60)が介在する場合よりも、第1界磁磁石(70)を界磁巻線(50)に近づけることができる。これにより、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)を第1界磁磁石(70)に効率よく通すことができるので、界磁磁束(M50)による第1界磁磁石(70)の磁力の変化を容易にすることができる。また、界磁巻線(50)から見て第1界磁磁石(70)が第2界磁磁石(60)よりも内周側に位置するので、第1界磁磁石(70)の着磁/脱磁の際に、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)は、第2界磁磁石(60)よりも第1界磁磁石(70)を優先的に通る。これにより、第1界磁磁石(70)の着磁/脱磁を容易にすることができる。また、回転子(10)の位置決めも不要である。
また、実施形態1の回転電気機械装置(1)では、第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、第2界磁磁石(60)の径方向外側の部分の周方向長さ(LC60)以下であり、且つ、界磁スロット(35b)のうち巻線収容部(350)の径方向内側の部分の周方向長さ(LC350)以下である。
上記の構成では、回転子(10)側から第1界磁磁石(70)を見た場合に第1界磁磁石(70)の周方向の端部が第2界磁磁石(60)から食み出さないようにすることができる。これにより、第1界磁磁石(70)の周方向の端部におけるフリンジング磁束の発生を抑制することができるので、フリンジング磁束による第1界磁磁石(70)の減磁を低減することができる。このように、一定の磁力で運転する場合に、第1界磁磁石(70)の磁束を有効に利用することができる。
(実施形態2)
図11は、実施形態2の回転電気機械装置(1)の構成を例示する。実施形態2の回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)の固定子(20)の界磁スロット(35b)内の構成が実施形態1の回転電気機械装置(1)と異なる。実施形態2の回転電気機械装置(1)のその他の構成は、実施形態1の回転電気機械装置(1)の構成と同様である。
図11は、実施形態2の回転電気機械装置(1)の構成を例示する。実施形態2の回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)の固定子(20)の界磁スロット(35b)内の構成が実施形態1の回転電気機械装置(1)と異なる。実施形態2の回転電気機械装置(1)のその他の構成は、実施形態1の回転電気機械装置(1)の構成と同様である。
〔界磁スロット内の構成〕
図12は、実施形態2における界磁スロット(35b)内の構成を例示する。実施形態2の界磁スロット(35b)内の構成は、界磁巻線(50)および第1界磁磁石(70)の配置が実施形態1の界磁スロット(35b)内の構成と異なる。実施形態2の界磁スロット(35b)内のその他の構成は、実施形態1の界磁スロット(35b)内の構成と同様である。
図12は、実施形態2における界磁スロット(35b)内の構成を例示する。実施形態2の界磁スロット(35b)内の構成は、界磁巻線(50)および第1界磁磁石(70)の配置が実施形態1の界磁スロット(35b)内の構成と異なる。実施形態2の界磁スロット(35b)内のその他の構成は、実施形態1の界磁スロット(35b)内の構成と同様である。
実施形態2では、巻線収容部(350)は、第2磁石収容部(351)よりも径方向外側に配置され、第1磁石収容部(352)は、巻線収容部(350)よりも径方向外側に配置される。このような構成により、実施形態2では、界磁巻線(50)は、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)よりも径方向外側に配置され、第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)よりも径方向外側に配置される。
また、実施形態2では、第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、界磁スロット(35b)の巻線収容部(350)の径方向外側の部分の周方向長さ(LC350)以下である。
なお、図12の例では、巻線収容部(350)は、第2磁石収容部(351)と連通し、第1磁石収容部(352)は、巻線収容部(350)と連通する。界磁巻線(50)は、第2界磁磁石(60)の径方向外側に隣接し、第1界磁磁石(70)は、界磁巻線(50)の径方向外側に隣接する。第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、第2界磁磁石(60)の径方向外側の部分の周方向長さ(LC60)と同一であり、且つ、巻線収容部(350)の径方向内側の部分の周方向長さ(LC350)よりも短い。第1界磁磁石(70)の径方向長さ(LR70)は、第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)よりも短い。また、第1界磁磁石(70)の径方向長さ(LR70)は、第2界磁磁石(60)の径方向長さ(LR60)および巻線収容部(350)の径方向長さ(LR350)の各々よりも短い。
〔制御部の動作〕
実施形態1の制御部(3)と同様に、実施形態2の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
実施形態1の制御部(3)と同様に、実施形態2の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
〔第1磁力制御〕
図13は、実施形態2の第1磁力制御における磁束の流れを例示する。
図13は、実施形態2の第1磁力制御における磁束の流れを例示する。
実施形態2の第1磁力制御における制御部(3)の動作は、実施形態1の第1磁力制御における制御部(3)の動作と同様である。実施形態2の第1磁力制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束:短絡磁束〉
第1磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-2)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-1)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。
第1磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-2)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-1)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。
〈界磁巻線の磁束:鎖交磁束〉
第1磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
第1磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
《第2界磁磁石の磁束:第2短絡磁束》
第1磁力制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2短絡磁束(M61)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)の流れ方向の逆方向である。
第1磁力制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2短絡磁束(M61)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)の流れ方向の逆方向である。
《第2界磁磁石の磁束:第2鎖交磁束》
第1磁力制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。
第1磁力制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。
〈第1磁力制御の効果〉
実施形態2の第1磁力制御では、実施形態1の第1磁力制御の効果と同様の効果を得ることができる。
実施形態2の第1磁力制御では、実施形態1の第1磁力制御の効果と同様の効果を得ることができる。
〔第2磁力制御〕
図14は、実施形態2の第2磁力制御における磁束の流れを例示する。
図14は、実施形態2の第2磁力制御における磁束の流れを例示する。
実施形態2の第2磁力制御における制御部(3)の動作は、実施形態1の第2磁力制御における制御部(3)の動作と同様である。実施形態2の第2磁力制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束:短絡磁束〉
第2磁力制御における短絡磁束(M51)の流れ方向は、第1磁力制御における短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。
第2磁力制御における短絡磁束(M51)の流れ方向は、第1磁力制御における短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)の流れ方向の逆方向である。
〈界磁巻線の磁束:鎖交磁束〉
第2磁力制御における鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第1磁力制御における鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
第2磁力制御における鎖交磁束(M52)の流れ方向は、第1磁力制御における鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2磁力制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第2磁力制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1磁力制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第2磁力制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1磁力制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第2磁力制御の効果〉
実施形態2の第2磁力制御では、実施形態1の第2磁力制御の効果と同様の効果を得ることができる。
実施形態2の第2磁力制御では、実施形態1の第2磁力制御の効果と同様の効果を得ることができる。
〔第1回転制御〕
図15は、実施形態2の第1回転制御における磁束の流れを例示する。
図15は、実施形態2の第1回転制御における磁束の流れを例示する。
第1回転制御では、第1界磁磁石(70)の磁化方向は、順方向に設定される。実施形態2の第1回転制御における制御部(3)の動作は、実施形態1の第1回転制御における制御部(3)の動作と同様である。実施形態2の第1回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈第1界磁磁石の磁束:第1短絡磁束〉
第1回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)と固定子ヨーク(31)を時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1短絡磁束(M71)に流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)に流れ方向の逆方向である。
第1回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)と固定子ヨーク(31)を時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1短絡磁束(M71)に流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)に流れ方向の逆方向である。
〈第1界磁磁石の磁束:第1鎖交磁束〉
第1回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)と第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)とが合成される。そして、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、第2界磁磁石(60-2)、ティース(32-4)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。
第1回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)と第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)とが合成される。そして、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、第2界磁磁石(60-2)、ティース(32-4)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。
〈第2界磁磁石の磁束:第2短絡磁束〉
第1回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2短絡磁束(M61)に流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)に流れ方向の逆方向である。
第1回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、第1界磁磁石(70-1)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の周りを時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2短絡磁束(M61)に流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2短絡磁束(M61)に流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束:第2鎖交磁束〉
第1回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)と第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)とが合成される。そして、第2界磁磁石(60-1,60-2)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、第2界磁磁石(60-2)、ティース(32-4)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1,60-2)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。
第1回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)と第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)とが合成される。そして、第2界磁磁石(60-1,60-2)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、第2界磁磁石(60-2)、ティース(32-4)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1,60-2)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。
〈第1回転制御の効果〉
実施形態2の第1回転制御では、実施形態1の第1回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
実施形態2の第1回転制御では、実施形態1の第1回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
〔第2回転制御〕
図16は、実施形態2の第2回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図16の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第1短絡磁束(M71)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
図16は、実施形態2の第2回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図16の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第1短絡磁束(M71)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
第2回転制御では、第1界磁磁石(70)の磁化方向は、順方向に設定される。実施形態2の第2回転制御における制御部(3)の動作は、実施形態1の第2回転制御における制御部(3)の動作と同様である。実施形態2の第2回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束:鎖交磁束〉
第2回転制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
第2回転制御では、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子ヨーク(31)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)を順に通過し、固定子ヨーク(31)に戻る。このように、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、界磁スロット(35b-2)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向は、界磁スロット(35b-1)の界磁巻線(50)の鎖交磁束(M52)の流れ方向の逆方向である。
〈第1界磁磁石の磁束:第1鎖交磁束〉
第2回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。
第2回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束:第2鎖交磁束〉
第2回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。
第2回転制御では、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、第2界磁磁石(60-1)から、ティース(32-1)、回転子コア(11)、ティース(32-3)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第2界磁磁石(60-1)に戻る。このように、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を反時計回り方向に循環する。なお、第2界磁磁石(60-2)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向は、第2界磁磁石(60-1)の第2鎖交磁束(M62)の流れ方向の逆方向である。
〈第2回転制御の効果〉
実施形態2の第2回転制御では、実施形態1の第2回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
実施形態2の第2回転制御では、実施形態1の第2回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
また、実施形態2の第2回転制御では、界磁巻線(50)の短絡磁束(M51)は、第1界磁磁石(70)を順方向に通過する。短絡磁束(M51)が第1界磁磁石(70)を通過する方向と第1界磁磁石(70)の磁化方向とが同方向であるので、短絡磁束(M51)による第1界磁磁石(70)の減磁が生じにくい。このように、回転電気機械(2)の運転時に第1界磁磁石(70)が減磁しにくいので、回転電気機械(2)の運転効率を向上させることができる。
〔第3回転制御〕
図17は、実施形態2の第3回転制御における磁束の流れを例示する。
図17は、実施形態2の第3回転制御における磁束の流れを例示する。
第3回転制御では、第1界磁磁石(70)は、脱磁状態に設定される。実施形態2の第3回転制御における制御部(3)の動作は、実施形態1の第3回転制御における制御部(3)の動作と同様である。実施形態2の第3回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第3回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第3回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第3回転制御の効果〉
実施形態2の第3回転制御では、実施形態1の第3回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
実施形態2の第3回転制御では、実施形態1の第3回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
〔第4回転制御〕
図18は、実施形態2の第4回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図18の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
図18は、実施形態2の第4回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図18の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
第4回転制御では、第1界磁磁石(70)は、脱磁状態に設定される。実施形態2の第4回転制御における制御部(3)の動作は、実施形態1の第4回転制御における制御部(3)の動作と同様である。実施形態2の第4回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束〉
第4回転制御における界磁磁束(M50)(具体的には鎖交磁束(M52))は、第2回転制御における界磁磁束(M50)と同様である。
第4回転制御における界磁磁束(M50)(具体的には鎖交磁束(M52))は、第2回転制御における界磁磁束(M50)と同様である。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第4回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的に第2鎖交磁束(M62))は、第3回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第4回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的に第2鎖交磁束(M62))は、第3回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第4回転制御の効果〉
実施形態2の第4回転制御では、実施形態1の第4回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
実施形態2の第4回転制御では、実施形態1の第4回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
〔第5回転制御〕
図19は、実施形態2の第5回転制御における磁束の流れを例示する。
図19は、実施形態2の第5回転制御における磁束の流れを例示する。
第5回転制御では、第1界磁磁石(70)の磁化方向は、逆方向に設定される。実施形態2の第5回転制御における制御部(3)の動作は、実施形態1の第5回転制御における制御部(3)の動作と同様である。実施形態2の第5回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈第1界磁磁石の磁束:第1短絡磁束〉
第5回転制御における第1短絡磁束(M71)の流れ方向は、第1回転制御における第1短絡磁束(M71)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第5回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)と固定子ヨーク(31)を反時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1短絡磁束(M71)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)の流れ方向の逆方向である。
第5回転制御における第1短絡磁束(M71)の流れ方向は、第1回転制御における第1短絡磁束(M71)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第5回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-2)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)は、第1界磁磁石(70-1)と固定子ヨーク(31)を反時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1短絡磁束(M71)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1短絡磁束(M71)の流れ方向の逆方向である。
〈第1界磁磁石の磁束:第1鎖交磁束〉
第5回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第5回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)と第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)とが合成される。そして、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-4)、第2界磁磁石(60-2)、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。
第5回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第5回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)と第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)とが合成される。そして、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-4)、第2界磁磁石(60-2)、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1,70-2)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第5回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第5回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2短絡磁束(M61)と第2鎖交磁束(M62))は、第1回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第5回転制御の効果〉
実施形態2の第5回転制御では、実施形態1の第5回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
実施形態2の第5回転制御では、実施形態1の第5回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。
〔第6回転制御〕
図20は、実施形態2の第6回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図20の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第1短絡磁束(M71)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
図20は、実施形態2の第6回転制御における磁束の流れを例示する。なお、図20の例では、界磁巻線(50)に対する界磁電流(i50)の供給より生じる磁界により、短絡磁束(M51)と第1短絡磁束(M71)と第2短絡磁束(M61)がなくなる。
第6回転制御では、第1界磁磁石(70)の磁化方向は、逆方向に設定される。実施形態2の第6回転制御における制御部(3)の動作は、実施形態1の第6回転制御における制御部(3)の動作と同様である。実施形態2の第6回転制御における磁束の詳細は、以下のとおりである。
〈界磁巻線の磁束〉
第6回転制御における界磁磁束(M50)(具体的には鎖交磁束(M52))は、第2回転制御における界磁磁束(M50)と同様である。
第6回転制御における界磁磁束(M50)(具体的には鎖交磁束(M52))は、第2回転制御における界磁磁束(M50)と同様である。
〈第1界磁磁石の磁束:第1鎖交磁束〉
第6回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。
第6回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第2回転制御における第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。具体的には、第2回転制御では、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、第1界磁磁石(70-1)から、ティース(32-2)、固定子ヨーク(31)、ティース(32-3)、回転子コア(11)、ティース(32-1)を順に通過し、第1界磁磁石(70-1)に戻る。このように、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)は、固定子コア(30)と回転子コア(11)を時計回り方向に循環する。なお、第1界磁磁石(70-2)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向は、第1界磁磁石(70-1)の第1鎖交磁束(M72)の流れ方向の逆方向である。
〈第2界磁磁石の磁束〉
第6回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2鎖交磁束(M62))は、第5回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
第6回転制御における第2磁石磁束(M60)(具体的には第2鎖交磁束(M62))は、第5回転制御における第2磁石磁束(M60)と同様である。
〈第6回転制御の効果〉
実施形態2の第6回転制御では、実施形態1の第6回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。なお、第6回転制御は、省略されてもよい。また、他の制御についても同様である。
実施形態2の第6回転制御では、実施形態1の第6回転制御の効果と同様の効果を得ることができる。なお、第6回転制御は、省略されてもよい。また、他の制御についても同様である。
〔実施形態2の効果〕
実施形態2の回転電気機械装置(1)では、実施形態1の回転電気機械装置(1)の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
実施形態2の回転電気機械装置(1)では、実施形態1の回転電気機械装置(1)の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
また、実施形態2の回転電気機械装置(1)では、界磁巻線(50)は、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)よりも径方向外側に配置される。第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)よりも径方向外側に配置される。
上記の構成では、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70)との間に第2界磁磁石(60)が介在する場合よりも、第1界磁磁石(70)を界磁巻線(50)に近づけることができる。これにより、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)を第1界磁磁石(70)に効率よく通すことができるので、界磁磁束(M50)による第1界磁磁石(70)の磁力の変化を容易にすることができる。
また、実施形態2の回転電気機械装置(1)では、第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、界磁スロット(35b)のうち巻線収容部(350)の径方向外側の部分の周方向長さ(LC350)以下である。
上記の構成では、回転子(10)側から第1界磁磁石(70)を見た場合に第1界磁磁石(70)の周方向の端部が巻線収容部(350)から食み出さないようにすることができる。これにより、第1界磁磁石(70)の周方向の端部におけるフリンジング磁束の発生を抑制することができるので、フリンジング磁束による第1界磁磁石(70)の減磁を低減することができる。このように、第1界磁磁石(70)の磁束を有効に利用することができる。
(実施形態3)
実施形態3の回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)の固定子(20)の界磁スロット(35b)内の構成が実施形態1の回転電気機械装置(1)と異なる。実施形態3の回転電気機械装置(1)のその他の構成は、実施形態1の回転電気機械装置(1)の構成と同様である。
実施形態3の回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)の固定子(20)の界磁スロット(35b)内の構成が実施形態1の回転電気機械装置(1)と異なる。実施形態3の回転電気機械装置(1)のその他の構成は、実施形態1の回転電気機械装置(1)の構成と同様である。
〔界磁スロット内の構成〕
図21は、実施形態3における界磁スロット(35b)内の構成を例示する。実施形態3の界磁スロット(35b)内の構成は、界磁巻線(50)および第1界磁磁石(70)の配置が実施形態1の界磁スロット(35b)内の構成と異なる。実施形態3の界磁スロット(35b)内のその他の構成は、実施形態1の界磁スロット(35b)内の構成と同様である。
図21は、実施形態3における界磁スロット(35b)内の構成を例示する。実施形態3の界磁スロット(35b)内の構成は、界磁巻線(50)および第1界磁磁石(70)の配置が実施形態1の界磁スロット(35b)内の構成と異なる。実施形態3の界磁スロット(35b)内のその他の構成は、実施形態1の界磁スロット(35b)内の構成と同様である。
実施形態3では、巻線収容部(350)は、第2磁石収容部(351)よりも径方向外側に配置される。第1磁石収容部(352)は、巻線収容部(350)の間に挟まれずに、巻線収容部(350)の周方向の両側の少なくとも一方に配置される。このような構成により、界磁巻線(50)は、界磁スロット(35b)内において前記第2界磁磁石(60)よりも径方向外側に配置される。第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において、界磁巻線(50)の間に挟まれずに、界磁巻線(50)の周方向の両側の少なくとも一方に配置される。また、第1界磁磁石(70)は、径方向に着磁される。
図21の例では、第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)の周方向の両側に配置される。このように、1つの界磁スロット(35b)内に2つの第1界磁磁石(70)が収容される。そして、第1界磁磁石(70)は、磁極面が径方向を向くように着磁される。言い換えると、第1界磁磁石(70)は、径方向に着磁可能であり、磁化方向を径方向に沿う方向にすることが可能である。なお、図21の右側の第1界磁磁石(70)の順方向は、図21の上側から下側へ向かう方向であり、図21の左側の第1界磁磁石(70)の順方向は、図21の下側から上側へ向かう方向である。
〔制御部の動作〕
実施形態1の制御部(3)と同様に、実施形態3の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
実施形態1の制御部(3)と同様に、実施形態3の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
〔実施形態3の効果〕
実施形態3の回転電気機械装置(1)では、実施形態1の回転電気機械装置(1)の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
実施形態3の回転電気機械装置(1)では、実施形態1の回転電気機械装置(1)の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
また、実施形態3の回転電気機械装置(1)では、界磁巻線(50)は、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)よりも径方向外側に配置される。第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)の間に挟まれずに、界磁巻線(50)の周方向の両側の少なくとも一方に配置される。また、第1界磁磁石(70)は、径方向に着磁される。
上記の構成では、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70)との間に第2界磁磁石(60)が介在する場合よりも、第1界磁磁石(70)を界磁巻線(50)に近づけることができる。これにより、界磁巻線(50)の界磁磁束(M50)を第1界磁磁石(70)に効率よく通すことができるので、界磁磁束(M50)による第1界磁磁石(70)の磁力の変化を容易にすることができる。
(実施形態4)
図22は、実施形態4の回転電気機械装置(1)の構成を例示する。実施形態4の回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)の固定子(20)の界磁スロット(35b)内の構成が実施形態2の回転電気機械装置(1)と異なる。実施形態4の回転電気機械装置(1)のその他の構成は、実施形態2の回転電気機械装置(1)の構成と同様である。
図22は、実施形態4の回転電気機械装置(1)の構成を例示する。実施形態4の回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)の固定子(20)の界磁スロット(35b)内の構成が実施形態2の回転電気機械装置(1)と異なる。実施形態4の回転電気機械装置(1)のその他の構成は、実施形態2の回転電気機械装置(1)の構成と同様である。
〔界磁スロット内の構成〕
実施形態4では、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)が省略されている。第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)よりも径方向外側に配置される。
実施形態4では、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)が省略されている。第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において界磁巻線(50)よりも径方向外側に配置される。
〔順方向と逆方向〕
実施形態4における第1界磁磁石(70)の磁化方向の「順方向」は、予め定められた磁化方向である。実施形態4における第1界磁磁石(70)の磁化方向の「逆方向」は、予め定められた磁化方向の逆方向である。
実施形態4における第1界磁磁石(70)の磁化方向の「順方向」は、予め定められた磁化方向である。実施形態4における第1界磁磁石(70)の磁化方向の「逆方向」は、予め定められた磁化方向の逆方向である。
〔制御部の動作〕
実施形態2の制御部(3)と同様に、実施形態4の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
実施形態2の制御部(3)と同様に、実施形態4の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
〔実施形態4の効果〕
実施形態4の回転電気機械装置(1)では、実施形態2の回転電気機械装置(1)の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
実施形態4の回転電気機械装置(1)では、実施形態2の回転電気機械装置(1)の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
(実施形態5)
図23は、実施形態5の回転電気機械装置(1)の構成を例示する。実施形態5の回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)の固定子(20)の界磁スロット(35b)内の構成が実施形態1の回転電気機械装置(1)と異なる。実施形態5の回転電気機械装置(1)のその他の構成は、実施形態1の回転電気機械装置(1)の構成と同様である。
図23は、実施形態5の回転電気機械装置(1)の構成を例示する。実施形態5の回転電気機械装置(1)は、回転電気機械(2)の固定子(20)の界磁スロット(35b)内の構成が実施形態1の回転電気機械装置(1)と異なる。実施形態5の回転電気機械装置(1)のその他の構成は、実施形態1の回転電気機械装置(1)の構成と同様である。
実施形態5では、界磁スロット(35b)は、第1界磁スロット(35c)と、第2界磁スロット(35d)とを含む。第1界磁スロット(35c)は、界磁巻線(50)と第1界磁磁石(70)とを収容する。第2界磁スロット(35d)は、界磁巻線(50)と第2界磁磁石(60)とを収容する。
この例では、第1界磁スロット(35c)と第2界磁スロット(35d)は、電機子スロット(35a)を挟んで隣り合う。図23では、第1界磁スロット(35c)、電機子スロット(35a)、第2界磁スロット(35d)、電機子スロット(35a)の順で周方向に並んでいる。
また、第1界磁スロット(35c)において、第1界磁磁石(70)は、界磁巻線(50)よりも径方向外側に配置される。第2界磁スロット(35d)において、第2界磁磁石(60)は、界磁巻線(50)よりも径方向内側に配置される。
〔制御部の動作〕
実施形態1の制御部(3)と同様に、実施形態5の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
実施形態1の制御部(3)と同様に、実施形態5の制御部(3)は、第1磁力制御と、第2磁力制御と、第1回転制御と、第2回転制御と、第3回転制御と、第4回転制御と、第5回転制御と、第6回転制御とを選択的に行う。
〔実施形態5の効果〕
実施形態5の回転電気機械装置(1)では、実施形態1の回転電気機械装置(1)の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
実施形態5の回転電気機械装置(1)では、実施形態1の回転電気機械装置(1)の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、6つの運転モードを実現することができるので、回転電気機械(2)の制御を多様化させることができる。
また、実施形態5の回転電気機械装置(1)では、界磁スロット(35b)は、第1界磁磁石(70)を収容するが第2界磁磁石(60)を収容しない第1界磁スロット(35c)と、第2界磁磁石(60)を収容するが第1界磁磁石(70)を収容しない第2界磁スロット(35d)とを含む。
このような構成により、すべての界磁スロット(35b)内に第1界磁磁石(70)と第2界磁磁石(60)の両方を収容する場合よりも、第1界磁磁石(70)の数および第2界磁磁石(60)の数を削減することができる。また、第1界磁磁石(70)および第2界磁磁石(60)のパーミアンス係数を大きくすることができる。これにより、第1界磁磁石(70)および第2界磁磁石(60)の減磁耐性を向上させることができる。
また、実施形態5の回転電気機械装置(1)では、第1界磁スロット(35c)において、第1界磁磁石(70)は、界磁巻線(50)よりも径方向外側に配置される。このような構成により、第1界磁磁石(70)を回転子(10)から遠ざけることができる。これにより、第1界磁磁石(70)を減磁しにくくすることができる。
また、第1界磁スロット(35c)において第1界磁磁石(70)が界磁巻線(50)よりも径方向外側に配置される場合、回転制御において界磁巻線(50)に界磁電流(i50)を供給すると、界磁巻線(50)の通電により発生する界磁磁束(M50)は、第1界磁磁石(70)を順方向に通過する。第1界磁磁石(70)の磁化方向が順方向である場合、界磁磁束(M50)が第1界磁磁石(70)を通過する方向と第1界磁磁石(70)の磁化方向とが同方向となるので、界磁磁束(M50)による第1界磁磁石(70)の減磁が生じにくい。
また、実施形態5の回転電気機械装置(1)では、第2界磁スロット(35d)において、第2界磁磁石(60)は、界磁巻線(50)よりも径方向内側に配置される。このような構成により、界磁巻線(50)よりも径方向外側に第2界磁磁石(60)を配置する場合よりも、第2界磁磁石(60)を回転子(10)に近づけることができる。また、ティース(32)の先端の磁気飽和を緩和することができ、より多くの磁束を通すことができる。これにより、第2界磁磁石(60)の磁束が回転子(10)と鎖交しやすくなるので、第2界磁磁石(60)の磁束を有効に利用することができ、回転電気機械(2)のトルク特性を良好にすることができる。
なお、実施形態5の説明では、第1界磁スロット(35c)と第2界磁スロット(35d)とが電機子スロット(35a)を挟んで隣り合う場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、2つの第1界磁スロット(35c)が電機子スロット(35a)を挟んで隣り合ってもよいし、2つの第2界磁スロット(35d)が電機子スロット(35a)を挟んで隣り合ってもよい。
また、実施形態5において、第1界磁スロット(35c)に収容される界磁巻線(50)の起磁力は、第2界磁スロット(35d)に収容される界磁巻線(50)の起磁力と同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、第1界磁スロット(35c)に収容される界磁巻線(50)の巻き数は、第2界磁スロット(35d)に収容される界磁巻線(50)の巻き数と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
(圧縮機)
図24は、圧縮機(CC)の構成を例示する。圧縮機(CC)は、回転電気機械装置(1)と、ケーシング(CC1)と、圧縮機構(CC2)とを備える。
図24は、圧縮機(CC)の構成を例示する。圧縮機(CC)は、回転電気機械装置(1)と、ケーシング(CC1)と、圧縮機構(CC2)とを備える。
ケーシング(CC1)は、圧縮機構(CC2)と回転電気機械(2)とを収容する。この例では、ケーシング(CC1)は、上下方向に延びて両端が閉塞された円筒状に形成される。ケーシング(CC1)には、吸入管(CC11)と、吐出管(CC12)とが設けられる。吸入管(CC11)は、ケーシング(CC1)の胴部を貫通して圧縮機構(CC2)に接続される。吐出管(CC12)は、ケーシング(CC1)の上部を貫通してケーシング(CC1)の内部空間と連通する。
圧縮機構(CC2)は、流体を圧縮する。この例では、圧縮機構(CC2)は、回転電気機械(2)の下方に配置される。圧縮機構(CC2)は、吸入管(CC11)を通じて吸入した流体を圧縮し、その圧縮された流体をケーシング(CC1)の内部空間に吐出する。ケーシング(CC1)の内部空間に吐出された流体は、吐出管(CC12)を通じて吐出される。この例では、圧縮機構(CC2)は、ロータリ式の圧縮機構である。
シャフト(4)は、回転電気機械(2)と圧縮機構(CC2)とを連結する。この例では、シャフト(4)は、上下方向に延びる。回転電気機械(2)は、シャフト(4)を回転駆動する。シャフト(4)の回転駆動により、圧縮機構(CC2)が駆動する。
(冷凍装置)
図25は、冷凍装置(RR)の構成を例示する。冷凍装置(RR)は、冷媒が循環する冷媒回路(RR1)を備える。この例では、冷凍装置(RR)は、空気調和機を構成する。具体的には、冷媒回路(RR1)は、回転電気機械装置(1)を有する圧縮機(CC)と、第1熱交換器(RR5)と、第2熱交換器(RR6)と、膨張機構(RR7)と、四方切換弁(RR8)とを有する。
図25は、冷凍装置(RR)の構成を例示する。冷凍装置(RR)は、冷媒が循環する冷媒回路(RR1)を備える。この例では、冷凍装置(RR)は、空気調和機を構成する。具体的には、冷媒回路(RR1)は、回転電気機械装置(1)を有する圧縮機(CC)と、第1熱交換器(RR5)と、第2熱交換器(RR6)と、膨張機構(RR7)と、四方切換弁(RR8)とを有する。
圧縮機(CC)は、冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を吐出する。圧縮機(CC)の吐出側は、四方切換弁(RR8)の第1ポートに接続される。圧縮機(CC)の吸入側は、四方切換弁(RR8)の第2ポートに接続される。
第1熱交換器(RR5)は、冷媒と空気とを熱交換させる。第1熱交換器(RR5)のガス端は、四方切換弁(RR8)の第3ポートに接続される。第1熱交換器(RR5)の液端は、膨張機構(RR7)を経由して第2熱交換器(RR6)の液端に接続される。例えば、第1熱交換器(RR5)は、熱源熱交換器であり、室外に設けられる。
第2熱交換器(RR6)は、冷媒と空気とを熱交換させる。第2熱交換器(RR6)のガス端は、四方切換弁(RR8)の第4ポートに接続される。例えば、第2熱交換器(RR6)は、利用熱交換器であり、室内に設けられる。
膨張機構(RR7)は、冷媒を膨張させて減圧する。例えば、膨張機構(RR7)は、電子膨張弁である。
四方切換弁(RR8)は、第1ポートと第3ポートとが連通し且つ第2ポートと第4ポートとが連通する第1状態(図25の実線で示す状態)と、第1ポートと第4ポートとが連通視且つ第2ポートと第3ポートとが連通する第2状態(図25の破線で示す状態)とに切り換え可能である。
四方切換弁(RR8)が第1状態である場合、圧縮機(CC)から吐出された冷媒は、第1熱交換器(RR5)において放熱し、膨張機構(RR7)において減圧された後に、第2熱交換器(RR6)において吸熱する。第2熱交換器(RR6)から流出した冷媒は、圧縮機(CC)に吸入される。
四方切換弁(RR8)が第2状態である場合、圧縮機(CC)から吐出された冷媒は、第2熱交換器(RR6)において放熱し、膨張機構(RR7)において減圧された後に、第1熱交換器(RR5)において吸熱する。第1熱交換器(RR5)から流出した冷媒は、圧縮機(CC)に吸入される。
(車両)
図26は、車両(VV)の構成を例示する。車両(VV)は、回転電気機械装置(1)と、車輪(VV1)と、動力伝達機構(VV2)とを備える。動力伝達機構(VV2)は、回転電気機械(2)の回転力を車輪(VV1)に伝達する。回転電気機械(2)が回転駆動すると、回転電気機械(2)の回転力が動力伝達機構(VV2)を通じて車輪(VV1)に伝達され、車輪(VV1)が回転駆動する。
図26は、車両(VV)の構成を例示する。車両(VV)は、回転電気機械装置(1)と、車輪(VV1)と、動力伝達機構(VV2)とを備える。動力伝達機構(VV2)は、回転電気機械(2)の回転力を車輪(VV1)に伝達する。回転電気機械(2)が回転駆動すると、回転電気機械(2)の回転力が動力伝達機構(VV2)を通じて車輪(VV1)に伝達され、車輪(VV1)が回転駆動する。
(その他の実施形態)
なお、図3~図10および図13~図20に示した各種の磁束の流れは、あくまで一例であり、回転子(10)の回転位置(例えば突部(13)の位置)に応じて各種の磁束経路が異なり得る。ただし、回転子(10)の回転位置が変化しても各種の磁束は、回転子(10)を経由して流れて界磁磁束として回転子(10)に作用する。
なお、図3~図10および図13~図20に示した各種の磁束の流れは、あくまで一例であり、回転子(10)の回転位置(例えば突部(13)の位置)に応じて各種の磁束経路が異なり得る。ただし、回転子(10)の回転位置が変化しても各種の磁束は、回転子(10)を経由して流れて界磁磁束として回転子(10)に作用する。
また、以上の説明において、回転電気機械(2)は、インナーロータ型の電動機を構成している。したがって、径方向外側は、回転子(10)から遠い側であり、径方向内側は、回転子(10)に近い側である。
なお、以上の説明では、回転電気機械(2)がインナーロータ型の電動機を構成する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、回転電気機械(2)は、アウターロータ型の電動機を構成してもよい。
また、以上の説明では、制御部(3)が回転電気機械(2)の各種パラメータを検出する各種のセンサ(図示省略)の出力に基づいて回転電気機械(2)を制御する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、制御部(3)は、センサレス運転により、回転電気機械(2)を制御してもよい。
また、以上の説明では、回転電気機械(2)が電動機を構成する場合を例に挙げたが、回転電気機械(2)は、発電機を構成するものであってもよい。
以上の説明では、回転子コア(11)および固定子コア(30)が積層コアにより構成される場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、回転子コア(11)および固定子コア(30)は、絶縁物を含有する圧粉磁心により構成されてもよい。
また、以上の説明では、シャフト(4)が挿入される貫通孔(15)が回転子コア(11)の中心部に設けられる場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、シャフト(4)は、回転子コア(11)の軸方向の両側に設けられた端板(図示省略)に取り付けられてもよい。この場合、貫通孔(15)は不要である。
また、以上の説明では、第1界磁磁石(70)が界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)よりも径方向外側に配置される場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、第1界磁磁石(70)は、界磁スロット(35b)内において第2界磁磁石(60)よりも径方向内側に配置されてもよい。
また、以上の説明では、界磁スロット(35b)において巻線収容部(350)と第1磁石収容部(352)と第2磁石収容部(351)とが連通する場合を例に挙げたが、これに限定されない。例えば、巻線収容部(350)と第1磁石収容部(352)と第2磁石収容部(351)とが薄肉の壁部(図示省略)を隔てて隣り合うように構成されてもよい。言い換えると、巻線収容部(350)と第1磁石収容部(352)と第2磁石収容部(351)は、互いに独立したスロットであってもよく、界磁スロット(35b)は、これらのスロットの集合体であってもよい。
また、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり置換したりしてもよい。
以上説明したように、本開示は、回転電気機械、圧縮機、冷凍装置、車両として有用である。
1 回転電気機械装置
2 回転電気機械
3 制御部
4 シャフト
10 回転子
20 固定子
30 固定子コア
35 スロット
35a 電機子スロット
35b 界磁スロット
350 巻線収容部
351 第2磁石収容部
352 第1磁石収容部
40 電機子巻線
50 界磁巻線
70 第1界磁磁石
60 第2界磁磁石
2 回転電気機械
3 制御部
4 シャフト
10 回転子
20 固定子
30 固定子コア
35 スロット
35a 電機子スロット
35b 界磁スロット
350 巻線収容部
351 第2磁石収容部
352 第1磁石収容部
40 電機子巻線
50 界磁巻線
70 第1界磁磁石
60 第2界磁磁石
Claims (15)
- 回転子(10)と、前記回転子(10)と所定のギャップ(G)を隔てて対向する固定子(20)とを備え、
前記固定子(20)は、略円環状に形成され、周方向に交互に並ぶ電機子スロット(35a)と界磁スロット(35b)とが設けられた固定子コア(30)と、前記電機子スロット(35a)に収容される電機子巻線(40)と、前記界磁スロット(35b)に収容される界磁巻線(50)および第1界磁磁石(70)とを有し、
前記電機子巻線(40)は、交流の電機子電流(i40)が供給されることで前記回転子(10)を回転させる回転磁界を発生させ、
前記界磁巻線(50)は、直流の界磁電流(i50)が供給されることで界磁磁束(M50)を発生させ、
前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁磁束(M50)により磁力を変更可能である
回転電気機械。 - 請求項1の回転電気機械において、
前記固定子(20)は、前記界磁スロット(35b)に収容される第2界磁磁石(60)を有し、
前記第2界磁磁石(60)は、前記第1界磁磁石(70)と磁気的に並列に配置され、磁極面が周方向を向く
回転電気機械。 - 請求項2の回転電気機械において、
前記回転電気機械の使用温度範囲内において、前記第1界磁磁石(70)の保磁力の最大値は、前記第2界磁磁石(60)の保磁力の最小値よりも小さい
回転電気機械。 - 請求項2または3の回転電気機械において、
前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁スロット(35b)内において前記第2界磁磁石(60)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置される
回転電気機械。 - 請求項4の回転電気機械において、
前記界磁巻線(50)は、前記界磁スロット(35b)内において前記第1界磁磁石(70)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置される
回転電気機械。 - 請求項5の回転電気機械において、
前記第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、前記第2界磁磁石(60)の前記回転子(10)から遠い側の部分の周方向長さ(LC60)以下であり、且つ、前記界磁スロット(35b)のうち前記界磁巻線(50)が収容される巻線収容部(350)の前記回転子(10)に近い側の部分の周方向長さ(LC350)以下である
回転電気機械。 - 請求項4の回転電気機械において、
前記界磁巻線(50)は、前記界磁スロット(35b)内において前記第2界磁磁石(60)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置され、
前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁スロット(35b)内において前記界磁巻線(50)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置される
回転電気機械。 - 請求項7の回転電気機械において、
前記第1界磁磁石(70)の周方向長さ(LC70)は、前記界磁スロット(35b)のうち前記界磁巻線(50)が収容される巻線収容部(350)の前記回転子(10)から遠い側の部分の周方向長さ(LC350)以下である
回転電気機械。 - 請求項4の回転電気機械において、
前記界磁巻線(50)は、前記界磁スロット(35b)内において前記第2界磁磁石(60)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置され、
前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁スロット(35b)内において前記界磁巻線(50)の間に挟まれずに前記界磁巻線(50)の周方向の両側の少なくとも一方に配置され、径方向に着磁される
回転電気機械。 - 請求項1の回転電気機械において、
前記回転子(10)は、第2界磁磁石(60)を有し、
前記界磁スロット(35b)は、前記界磁巻線(50)と前記第1界磁磁石(70)とを収容する第1界磁スロット(35c)と、前記界磁巻線(50)と前記第2界磁磁石(60)とを収容する第2界磁スロット(35d)とを含む
回転電気機械。 - 請求項10の回転電気機械において、
前記第1界磁スロット(35c)と前記第2界磁スロット(35d)は、前記電機子スロット(35a)を挟んで隣り合う
回転電気機械。 - 請求項10または11の回転電気機械において、
前記第1界磁スロット(35c)において、前記第1界磁磁石(70)は、前記界磁巻線(50)よりも前記回転子(10)から遠い側に配置され、
前記第2界磁スロット(35d)において、前記第2界磁磁石(60)は、前記界磁巻線(50)よりも前記回転子(10)に近い側に配置される
回転電気機械。 - 請求項1~12のいずれか1つの回転電気機械を備える圧縮機。
- 請求項13の圧縮機を備える冷凍装置。
- 請求項1~12のいずれか1つの回転電気機械を備える車両。
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