技術分野
大きなピークトルクを必要とするような用途、界磁弱め制御による定出力制御が必要な用途、あるいは、それらの両方を必要とする用途のモータに関わる技術である。具体的には、電気自動車EVの主機用モータ、産業用モータ、航空機用モータなどに関わる。モータ技術的には、界磁磁束の大きさとトルクの制御が自由にできるモータとその制御装置であり、さらには、大きなピークトルク時に電機子反作用がほとんど発生しないモータとその制御装置に関わるものである。
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
電気自動車の主機用モータには、急坂道の登坂運転時に使用する低速回転での大トルク、高力率、および、高速回転時の弱め界磁特性との両方の特性が求められる。本発明の課題は、大きなトルク出力を高効率に実現すること、高速回転でモータ電圧が過大とならないようなモータとその制御装置を実現することである。この時同時に、小型化、軽量化、および、低コスト化が必要である。技術的には、電機子反作用が発生しないモータ構成とし、また、エアギャップ部近傍に円周方向磁束を集中させることが可能な構成とし、従来常識を遙かに超える大きなトルク出力を可能とする。そして、界磁磁束制御の容易なモータ構成とし、界磁弱めによる定出力制御、高速回転制御を可能とする。
課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋
請求項1に記載の発明は、磁気的に突極特性のロータと、前記ロータのステータ側の円周上に分布状に配置した単相のロータ巻線RWと、ステータのロータ側の円周上に配置した多相のステータ巻線SWと、前記ステータ巻線SWの各相のステータ電流SIGを供給するステータ電流供給手段MSCと、前記ロータ巻線RWのロータ電流RIGを供給するロータ電流供給手段MRCと、前記ステータ電流SIGと前記ロータ電流RIGを制・・・ 続きを
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発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋
本発明モータの特徴は、電機子反作用を発生しない、あるいは、大幅に低減する。また同時に、エアギャップ部近傍に円周方向磁束を集中させることが可能な構成とし、エアギャップ部近傍の円周方向の磁束密度を高めることができる。その結果、従来より極めて大きなトルク出力を実現することが可能となる。極めて大きなモータ出力密度を実現することが可能となる。そして、界磁弱め制御をより高精度に実現することにより良好な定出力制御を実現できる。具体的には、高速回転におけるモータ電圧が過大とならないような制御を実現し、高速回転域での力率を改善し、トルク出力を改善することが可能となる。その結果、電気自動車の主機用モータなどの高性能化、小型化、軽量化、低コスト化を実現し、インバータの電流容量も低減でき小型化できる。また、高速回転では、界磁巻線により界磁磁束を安定化し、ステータ電流の力率を高めることができる。
この特許の権利範囲[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】
本発明モータの横断面図例
【図2】
本発明モータの横断面図例
【図3】
本発明モータの直線展開図例
【図4】
本発明モータの直線展開図例
【図5】
ロータを回転する動作の説明図
【図6】
台形状の電流で駆動する例
【図7】
本発明モータの縦断面図例
【図8】
本発明のモータとその制御装置の例
【図9】
電流位相角θiとトルクTの関係例
【図10】
電流IとトルクTの関係例
【図11】
本発明モータの作用を説明する部分拡大図
【図12】
界磁巻線を追加したモータ横断面図の例
【図13】
ステータとロータの歯を縮小したモータ横断面図の例
【図14】
星形結線とした本発明のモータとその制御装置の例
【図15】
ブラシとスリップリングを使用し、ロータの電流を通電する構成
【図16】
ロータへ界磁励磁の電力を非接触で供給するモータ構成
【図17】
ロータへ界磁励磁の電力を非接触で供給する駆動装置と巻線
【図18】
ロータへ界磁励磁の電力を非接触で供給する時のロータ側巻線と整流回路
【図19】
本発明モータの横断面図例
【図20】
回転トランスを利用してロータ電流を推測、計測する方法を説明する図
【図21】
回転トランスを活用してロータ回転位置を計測する方法を説明する図
【図22】
回転トランスの一部を活用してロータ回転位置を計測する場合の特性
【図23】
ロータ側へ電源回路と電流制御回路を配置し、多様に制御する構成例
【図24】
回転トランス、発電機の例
【図25】
矩形状の電流で駆動する例
【図26】
DC-ACコンバータを使用してロータの電流を通電する構成
【図27】
電気自動車の主機モータなどに求められるトルク特性を示す図
【図28】
従来の同期モータの横断面図
【図29】
従来の同期モータの横断面図
11 ステータ
12 ロータ
SA、SA/ A相巻線
SB、SB/ B相巻線
SC、SC/ C相巻線
SD、SD/ D相巻線
SE、SE/ E相巻線
R1、RI/ ロータの巻線R1
R2、R2/ ロータの巻線R2
R3、R3/ ロータの巻線R3
R4、R4/ ロータの巻線R4
R5、R5/ ロータの巻線R5
81 直流電源
86、89、8C、8F、8J、8M 電力駆動ユニット
88、8B、8E、8H、8L 各相の電流検出手段の出力
811 制御装置
812 制御指令
81A、81B 各トランジスタの駆動信号
76、8N 回転トランス
813 ロータの位置検出手段
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