特許5827026IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

ステータとロータとが対向配置された回転電機及び回転電機駆動システム

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明の目的は、回転電機及び回転電機駆動システムにおいて、回転磁界に含まれる空間高調波をロータ巻線に多く鎖交させて、トルクを有効に増大できる回転電機を実現することである。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

本発明に係る回転電機及び回転電機駆動システムは、の目的を達成するために以下の手段を採用する。
【発明の効果】
本発明の回転電機及び回転電機駆動システムによれば、回転磁界に含まれる空間高調波をロータ巻線に多く鎖交させて、トルクを有効に増大できる回転電機を実現できる。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の回転電機において、ロータ巻線に整流素子であるダイオードを結合している様子を示す略図である。

【図2】図1の回転電機において、ダイオードを省略して、ステータとロータとの対向する部分の周方向一部を示す概略断面図である。

【図3】図2のA部を拡大して詳しく示す図である。

【図4】本発明の実施の形態において、ロータ巻線に流れる誘導電流により生成される磁束がロータ中に流れる様子を示す模式図である。

【図5】図1の回転電機において、周方向に関するロータ巻線の幅θを変化させながらロータ巻線への鎖交磁束の振幅を計算した結果を示す図である。

【図6A】補助極を有しない比較例の回転電機でのシミュレーション結果において、ステータ電流を異ならせた回転数トルク特性を示す図である。

【図6B】比較例の回転電機でのシミュレーション結果において、ステータ電流を異ならせたロータ起磁力と回転数との関係を示す図である。

【図7A】本発明の実施の形態の回転電機でのシミュレーション結果において、ステータ電流を異ならせた回転数トルク特性を示す図である。

【図7B】本発明の実施の形態の回転電機でのシミュレーション結果において、ステータ電流を異ならせたロータ起磁力と回転数との関係を示す図である。

【図8A】補助極を有しない比較例と実施例1,2とを用いて行ったシミュレーション結果において、ロータ巻線での空間高調波鎖交磁束を示す図である。

【図8B】比較例と実施例1,2とを用いて行ったシミュレーション結果において、ロータ巻線の自己インダクタンスを示す図である。

【図8C】比較例と実施例1,2とを用いて行ったシミュレーション結果において、ロータ巻線でのロータ誘導電流を示す図である。

【図8D】比較例と実施例1,2とを用いて行ったシミュレーション結果において、回転電機のトルクを示す図である。

【図9A】補助極を有しない比較例を用いて行ったシミュレーション結果において、空間高調波の磁束線を示す略図である。

【図9B】本発明の実施の形態を用いて行ったシミュレーション結果において、空間高調波の磁束線を示す略図である。

【図10A】補助極を有しない比較例を用いて行ったシミュレーション結果において、ロータ誘導電流により生じた磁束線を示す略図である。

【図10B】本発明の実施の形態において補助極の根元部を磁性材製とした実施例1を用いて行ったシミュレーション結果において、ロータ誘導電流により生じた磁束線を示す略図である。

【図10C】本発明の実施の形態において補助極の根元部を非磁性材製とした実施例2を用いて行ったシミュレーション結果において、ロータ誘導電流により生じた磁束線を示す略図である。

【図11】本発明の回転電機駆動システムの概略構成を示す図である。

【図12】本発明の実施の形態において、制御装置の構成を示すブロック図である。

【図13A】本発明の実施の形態におけるステータ電流の時間的変化の1例を、d軸電流指令値Id*と重畳後q軸電流指令値Iqsum*と各相電流とで示す図である。

【図13B】図13Aに対応するロータ起磁力の時間的変化を示す図である。

【図13C】図13Aに対応するモータトルクの時間的変化を示す図である。

【図14】本発明の実施の形態において、q軸電流を一定値とした場合(a)と、q軸電流に減少パルス電流を重畳させた場合の前期(b)と、q軸電流に減少パルス電流を重畳させた場合の後期(c)とで、ステータとロータとに磁束が通過する様子を示す模式図である。

【図15】ステータ電流に増加パルス電流を重畳させる場合の回転電機駆動システムにおいて、U相のステータ巻線に流す電流(ステータ電流)と、ロータ巻線に生じる誘導電流(ロータ誘導電流)との1例を示す図である。

【図16】本発明の別の実施の形態の回転電機において、q軸電流にパルス電流を重畳させた場合の変化を示すロータの模式図である。

【図17】本発明の実施の形態において、パルス電流の重畳状態を変化させる例を説明するための回転電機の回転数とトルクとの関係を示す図である。

【図18】本発明の実施の形態の別の回転電機のロータを示す略図である。

【図19】本発明の実施の形態の別の回転電機のロータを示す略図である。

【図20】本発明の実施の形態の別の回転電機のロータを示す略図である。

【図21】本発明の実施の形態の別の回転電機のロータを示す略図である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

10 回転電機、12 ステータ、14 ロータ、16 ロータコア、19 ティース、21,21n,21s ダイオード、22 回転軸、26 ステータコア、28u,28v,28w ステータ巻線、30 ティース、31 スロット、34 回転電機駆動システム、36 インバータ、38 制御装置、40 蓄電装置、42 ロータ巻線、42n 第1ロータ巻線、42s 第2ロータ巻線、44 第1ロータ巻線回路、46 第2ロータ巻線回路、48 補助極、50 スロット、52 根元部、54 先端部、56 段差部、68 コンデンサ、70 電流センサ、72 減少パルス重畳手段、74,75 減算部、76,77 PI演算部、78 3相/2相変換部、80 2相/3相変換部、82 回転角度検出部、84 減少パルス生成部、86,87 加算部、88n,88s ロータ巻線、90 ダイオード、92 環状コア部、94 永久磁石。

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