JP2014168320A - 極数変換永久磁石式回転電機及びそのドライブシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数種の極数の回転磁界を生じる電機子巻線12を有する固定子10と、固定子の電機子電流の生起する磁界により磁化される永久磁石22Lを持つ回転子20とで構成される永久磁石式回転電機1と、永久磁石22Lを磁化することにより回転子の極数を変換し、変換後の極数により回転子20を回転させるドライブ装置2とを備えた永久磁石式回転電機ドライブシステムである。
【選択図】 図2
Description
本発明の1つの実施の形態は、巻線切り替え無しで8極磁界と4極磁界が作れる6スロットの巻線切り替え無し極数変換永久磁石式モータとそのドライブシステムである。その基本構成、動作原理、基本特性は以下の通りである。
図1に示すように、極数変換永久磁石式モータは、低速回転域(Low speed area)では8極(8pole)、中速から高速回転域(High speed area)では4極(4pole)として動作させる。このように運転状況に応じて極数を変換することでモータは常に効率の良い領域で運転することができる。
実施例の諸元を図4に示す。この諸元のモータによる8極と4極の無負荷時の磁束密度分布を図5、図6に示す。また、図7、図8に8極と4極の無負荷時の誘起電圧波形を示す。このように、可変磁力磁石22L1,22L2の極性を変換することで8極から4極に極数変換していることが確認できる。
図12に示す第2の実施の形態の巻線切り替え無しの極数可変永久磁石式モータドライブシステムは、巻線切り替え無しで8極磁界と4極磁界を作る9スロットの巻線切り替え無し極数変換永久磁石式モータ1Aとそのドライブ装置2で構成されている。
風力発電等の流体装置システムでは前記とは逆の特性が要求される。すなわち、低速回転域では低トルク、高速回転域では高トルクが要求される。このような用途でも、本発明は、前記と逆の特性ではあるが同様な作用によって従来に無い優れた特性が得られる。
2 ドライブ装置
10 固定子
11 固定子鉄心
12 スロット
13,13A 電機子巻線
20 回転子
21 回転子鉄心
22H,22H1,22H2 固定磁力磁石
22L,22L1,22L2 可変磁力磁石
30 回転軸
IV インバータ
EN エンコーダ
Claims (14)
- 複数種の極数の回転磁界を生じる電機子巻線を有する固定子と、
外部磁界により磁化される永久磁石を持つ回転子とを備えたことを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 複数種の極数の回転磁界を生じる電機子巻線を有する固定子と、
前記固定子の電機子電流の生起する磁界により磁化される永久磁石を持つ回転子とを備えたことを特徴とする永久磁石式回転電機。 - 前記固定子の電機子巻線は、複数種の極数の回転磁界を生じる分数スロットの電機子巻線から構成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の永久磁石式回転電機。
- 第1の極数では極ピッチに近い第1の巻線ピッチとし、前記第1の極数よりも少ない第2の極数では前記第1の巻線ピッチよりも短い第2の巻線ピッチで構成した電機子巻線を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機。
- 第1の極数では極ピッチに近い第1の巻線ピッチとし、前記第1の極数よりも多い第2の極数では前記第1の巻線ピッチよりも短い第2の巻線ピッチで構成した電機子巻線を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機。
- 電機子電流の電流位相の変化により、その変化後の電流位相の電機子電流が生起する磁界によって前記永久磁石を磁化させて前記回転子の極数を変化させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機。
- 前記外部磁界又は電機子電流の生起する磁界によって磁化される永久磁石の保磁力は、500kA/m以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機。
- 複数種の極数の回転磁界を生じる電機子巻線を有する固定子と、外部磁界に磁化される永久磁石を持つ回転子とで構成される永久磁石式回転電機と、
前記永久磁石を磁化することにより前記回転子の極数を変換し、変換後の極数により前記回転子を回転させるドライブ装置とを備えたことを特徴とする永久磁石式回転電機ドライブシステム。 - 複数種の極数の回転磁界を生じる電機子巻線を有する固定子と、前記固定子の電機子電流の生起する磁界により磁化される永久磁石を持つ回転子とで構成される永久磁石式回転電機と、
前記永久磁石を磁化することにより前記回転子の極数を変換し、変換後の極数により前記回転子を回転させるドライブ装置とを備えたことを特徴とする永久磁石式回転電機ドライブシステム。 - 前記固定子の電機子巻線は、複数種の極数の回転磁界を生じる分数スロットの電機子巻線から構成されることを特徴とする請求項8又は9に記載の永久磁石式回転電機ドライブシステム。
- 第1の極数では極ピッチに近い第1の巻線ピッチとし、前記第1の極数よりも少ない第2の極数では前記第1の巻線ピッチよりも短い第2の巻線ピッチで構成した電機子巻線を備えたことを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機ドライブシステム。
- 第1の極数では極ピッチに近い第1の巻線ピッチとし、前記第1の極数よりも多い第2の極数では前記第1の巻線ピッチよりも短い第2の巻線ピッチで構成した電機子巻線を備えたことを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機ドライブシステム。
- 電機子電流の電流位相を変化させ、その電流位相の電機子電流が生起する磁界によって前記永久磁石を磁化させて前記回転子の極数を変化させることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機ドライブシステム。
- 前記外部磁界又は電機子電流の生起する磁界によって磁化される永久磁石の保磁力は、500kA/m以下であることを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の永久磁石式回転電機ドライブシステム。
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