JP2014176284A - Double stator type switched reluctance rotating machine - Google Patents

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Narifumi Tojima
成文 遠嶋
Takehiro Jikumaru
武弘 軸丸
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a double stator type switched reluctance rotating machine that is capable of achieving a performance improvement.SOLUTION: A double stator type switched reluctance motor A, which includes an annular rotor 10, an outer stator 20 arranged outside the rotor 10, and an inner stator 30 arranged inside the rotor 10, employs a configuration where outer assist coils 23 provided for the outer stator 20 and inner assist coils 33 provided for the inner stator 30 are included as assist coils.

Description

本発明は、ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機に関するものである。   The present invention relates to a double stator switched reluctance rotating machine.

スイッチトリラクタンス回転機は、ロータに永久磁石や巻線がなく、ロータとステータとの間に生じる磁気吸引力によって動作する構成となっている。スイッチトリラクタンス回転機は、原理的に振動、騒音等の課題があるが、構造が簡単で堅牢、高速回転にも耐えることができ、また、ネオジム磁石等の高価な永久磁石が不要であるため安価であるという特徴を有しており、近年、低コストで信頼性に優れた回転機として、実用化に向けての研究開発が進められている。
この実用化の一環として、スイッチトリラクタンス回転機の性能向上を図るべく、ダブルステータ構造にすることが提案されている。 The switched reluctance rotating machine has a configuration in which a rotor does not have permanent magnets or windings and operates by a magnetic attractive force generated between the rotor and the stator. In principle, switched reluctance rotating machines have problems such as vibration and noise, but they are simple and robust, can withstand high-speed rotation, and do not require expensive permanent magnets such as neodymium magnets. In recent years, research and development for practical application of a rotating machine with low cost and excellent reliability has been promoted.
As part of this practical application, a double stator structure has been proposed to improve the performance of a switched reluctance rotating machine.

下記特許文献１には、環状のロータと、ロータの内側に配置された内側ステータ（インナーステータ）と、ロータの外側に配置された外側ステータ（アウターステータ）と、を有するダブルステータ型モータが開示されている。
この内側ステータと外側ステータは、対応する相のコイル同士が直列接続されている。この構成によれば、内外両ステータの各相コイルに通電される電流を揃えることができ、内外両ステータの起磁力を等しくすることができる。これにより、内側ステータと外側ステータとで相互に鎖交する磁束が少なくなり、リラクタンストルクを大きくすることができる。 Patent Document 1 below discloses a double stator motor having an annular rotor, an inner stator (inner stator) disposed inside the rotor, and an outer stator (outer stator) disposed outside the rotor. Has been.
In the inner stator and the outer stator, coils of corresponding phases are connected in series. According to this configuration, it is possible to make the currents supplied to the respective phase coils of both the inner and outer stators uniform, and to make the magnetomotive forces of both the inner and outer stators equal. Thereby, the magnetic flux which mutually links with an inner side stator and an outer side stator decreases, and reluctance torque can be enlarged.

特開２０１１−２４４６４３号公報JP 2011-244463 A

しかしながら、上記先行技術のように、アウターステータとインナーステータとを直列接続すると、インダクタンスの増加により電流が減少し、起磁力が低下してしまう。
一方、アウターステータとインナーステータとを並列接続し、起磁力の異なる２つのステータから個別に出力を取り出す手法も考えられるが、スイッチトリラクタンス回転機は、性能向上（トルクアップ等）を図るために、ロータの突極構造を大きくする必要があり、特に、インナーステータ側の巻線スペースを十分に確保して、大きな出力を取り出すことは困難である。 However, when the outer stator and the inner stator are connected in series as in the prior art, the current decreases due to the increase in inductance, and the magnetomotive force decreases.
On the other hand, a method of connecting the outer stator and the inner stator in parallel and taking out the output from two stators with different magnetomotive forces can be considered, but the switched reluctance rotating machine is intended to improve performance (torque up, etc.) It is necessary to enlarge the salient pole structure of the rotor. In particular, it is difficult to secure a sufficient winding space on the inner stator side and extract a large output.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、性能向上を図ることができるダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a double stator switched reluctance rotating machine capable of improving performance.

上記の課題を解決するために、本発明は、環状のロータと、前記ロータの外側に配置されたアウターステータと、前記ロータの内側に配置されたインナーステータと、を有するダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機であって、前記アウターステータ及び前記インナーステータの少なくともいずれか一方に、アシストコイルが設けられている、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、アウターステータ及びインナーステータの少なくともいずれか一方に設けたアシストコイルにより磁力アシストを行い、アウターステータ及びインナーステータ側の起磁力と合わせることで、性能向上を図ることができる。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a double stator switched reluctance having an annular rotor, an outer stator disposed outside the rotor, and an inner stator disposed inside the rotor. It is a rotating machine and employs a configuration in which an assist coil is provided in at least one of the outer stator and the inner stator.
By adopting this configuration, in the present invention, magnetic force is assisted by an assist coil provided on at least one of the outer stator and the inner stator, and the performance is improved by combining with the magnetomotive force on the outer stator and inner stator side. Can be planned.

また、本発明においては、前記アシストコイルとして、前記アウターステータに設けられたアウターアシストコイルと、前記インナーステータに設けられたインナーアシストコイルと、を有し、前記インナーアシストコイルのみに通電する第１モードと、前記アウターアシストコイルのみに通電する第２モードと、前記アウターアシストコイルと前記インナーアシストコイルの両方に通電する第３モードとに、通電モードを切り替えるためのスイッチを有する、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、アウターアシストコイル及びインナーアシストコイルの一方若しくは両方に通電モードを切り替えることにより、回転機の動作モードに応じた磁力アシストを行うことができる。 Further, in the present invention, the assist coil includes an outer assist coil provided in the outer stator and an inner assist coil provided in the inner stator, and the first assists the energization only to the inner assist coil. Adopting a configuration having a switch for switching the energization mode to a mode, a second mode for energizing only the outer assist coil, and a third mode for energizing both the outer assist coil and the inner assist coil To do.
By adopting this configuration, in the present invention, magnetic force assist according to the operation mode of the rotating machine can be performed by switching the energization mode to one or both of the outer assist coil and the inner assist coil.

また、本発明においては、環状のロータと、前記ロータの外側に配置されたアウターステータと、前記ロータの内側に配置されたインナーステータと、を有するダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機であって、前記アウターステータ及び前記インナーステータの少なくともいずれか一方に、アシストマグネットが設けられている、という構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、アウターステータ及びインナーステータの少なくともいずれか一方に設けたアシストマグネットにより磁力アシストを行い、アウターステータ及びインナーステータ側の起磁力と合わせることで、性能向上を図ることができる。 Further, in the present invention, a double stator type switched reluctance rotating machine having an annular rotor, an outer stator disposed outside the rotor, and an inner stator disposed inside the rotor, A configuration is adopted in which an assist magnet is provided in at least one of the outer stator and the inner stator.
By adopting this configuration, in the present invention, the magnetic force is assisted by an assist magnet provided on at least one of the outer stator and the inner stator, and the performance is improved by combining with the magnetomotive force on the outer stator and inner stator side. Can be planned.

本発明によれば、性能向上を図ることができるダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the double stator type | mold switched reluctance rotary machine which can aim at a performance improvement is obtained.

本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの断面構成図である。It is a section lineblock diagram of the double stator type switched reluctance motor in a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの回路を示す図である。It is a figure which shows the circuit of the double stator type switched reluctance motor in 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの断面構成図である。It is a section lineblock diagram of a double stator type switched reluctance motor in a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の一別実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの断面構成図である。It is a section lineblock diagram of a double stator type switched reluctance motor in another embodiment of the present invention. 本発明の一別実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータの断面構成図である。It is a section lineblock diagram of a double stator type switched reluctance motor in another embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの断面構成図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a double stator switched reluctance motor A according to a first embodiment of the present invention.

ダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡ（以下、単にスイッチトリラクタンスモータＡと称する場合がある）は、図１に示すように、環状のロータ１０と、ロータ１０の外側に配置されたアウターステータ２０と、ロータ１０の内側に配置されたインナーステータ３０と、を有する。本実施形態のスイッチトリラクタンスモータＡは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相モータであり、ステータ側の極数が１２個、ロータ側の極数が８個の３相１２／８極構造となっている。   As shown in FIG. 1, a double stator type switched reluctance motor A (hereinafter sometimes simply referred to as “switched reluctance motor A”) includes an annular rotor 10 and an outer stator 20 disposed outside the rotor 10. And an inner stator 30 disposed inside the rotor 10. The switched reluctance motor A of this embodiment is a U-phase, V-phase, and W-phase three-phase motor, and has three-phase 12/8 poles with 12 poles on the stator side and 8 poles on the rotor side. It has a structure.

ロータ１０は、電磁鋼板が軸方向に複数積層された状態で締結固定されたものである。ロータ１０は、図１に示すように、環状のヨーク部１１と、ヨーク部１１から外側に突出する第１突極１２と、ヨーク部１１から内側に突出すると共に第１突極１２と同位相で設けられた第２突極１３と、を有している。ヨーク部１１は、円筒状とされ、磁気的に十分な厚みを有している。ヨーク部１１の外周には、４５°間隔で８個の第１突極１２が設けられている。また、ヨーク部１１の内周には、第１突極１２と同位相の４５°間隔で８個の第２突極１３が設けられている。   The rotor 10 is fastened and fixed in a state where a plurality of electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. As shown in FIG. 1, the rotor 10 has an annular yoke portion 11, a first salient pole 12 projecting outward from the yoke portion 11, and projecting inward from the yoke portion 11 and in phase with the first salient pole 12. And a second salient pole 13 provided in the above. The yoke part 11 is cylindrical and has a sufficient magnetic thickness. Eight first salient poles 12 are provided on the outer periphery of the yoke portion 11 at 45 ° intervals. Further, eight second salient poles 13 are provided on the inner periphery of the yoke portion 11 at 45 ° intervals having the same phase as the first salient poles 12.

アウターステータ２０は、環状の磁性体からなり、その内周に３０°間隔で１２個設けられた突極２１と、突極２１のそれぞれに巻回されたコイル（巻線）２２と、を有する。コイル２２は、周方向に沿ってＵ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→…の順に相分けされて配置されている。コイル２２は、図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の１セットで同じ方向に巻かれ、１セット毎に巻線方向が逆になるように巻かれている。   The outer stator 20 is made of an annular magnetic body, and has 12 salient poles 21 provided on the inner circumference at intervals of 30 °, and coils (windings) 22 wound around the salient poles 21. . The coils 22 are arranged in the order of U phase → V phase → W phase → U phase →... Along the circumferential direction. As shown in FIG. 1, the coil 22 is wound in the same direction by one set of the U phase, the V phase, and the W phase, and is wound so that the winding direction is reversed for each set.

アウターステータ２０には、アウターアシストコイル（アシストコイル）２３が設けられている。アウターアシストコイル２３は、アウターステータ２０のバックヨーク部２０ａにおいて、コイル２２が同極性（隣り合うコイル２２の巻線方向が同じ）になる箇所（本実施形態では４箇所）に配置される。このアウターアシストコイル２３には、直流電流が供給され、コイル２２による磁束が流れる一方向に、磁力アシストを行うようになっている。   The outer stator 20 is provided with an outer assist coil (assist coil) 23. The outer assist coil 23 is disposed in the back yoke portion 20a of the outer stator 20 at locations (four locations in the present embodiment) where the coils 22 have the same polarity (the winding direction of the adjacent coils 22 is the same). The outer assist coil 23 is supplied with a direct current, and performs magnetic force assist in one direction in which the magnetic flux generated by the coil 22 flows.

インナーステータ３０は、環状の磁性体からなり、その外周に突極２１と同位相の３０°間隔で１２個設けられた突極３１と、突極３１のそれぞれに巻回されたコイル（巻線）３２と、を有する。コイル３２は、コイル２２と同様に周方向に沿ってＵ相→Ｖ相→Ｗ相→Ｕ相→…の順に相分けされて配置されている。コイル３２は、図１に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の１セットで同じ方向に巻かれ、１セット毎に巻線方向が逆になるように巻かれている。   The inner stator 30 is made of an annular magnetic body, and has 12 salient poles 31 provided on the outer periphery at 30 ° intervals in the same phase as the salient poles 21 and coils wound around the salient poles 31 (windings). 32). Similarly to the coil 22, the coils 32 are arranged in the order of U phase → V phase → W phase → U phase →. As shown in FIG. 1, the coil 32 is wound in the same direction by one set of the U phase, the V phase, and the W phase, and is wound so that the winding direction is reversed for each set.

インナーステータ３０には、インナーアシストコイル（アシストコイル）３３が設けられている。インナーアシストコイル３３は、インナーステータ３０のバックヨーク部３０ａにおいて、コイル３２が同極性（隣り合うコイル３２の巻線方向が同じ）になる箇所（本実施形態では４箇所）に配置される。このインナーアシストコイル３３には、直流電流が供給され、コイル３２による磁束が流れる一方向に、磁力アシストを行うようになっている。   The inner stator 30 is provided with an inner assist coil (assist coil) 33. The inner assist coil 33 is disposed in the back yoke portion 30a of the inner stator 30 at locations (four locations in the present embodiment) where the coils 32 have the same polarity (the winding direction of adjacent coils 32 is the same). The inner assist coil 33 is supplied with a direct current, and performs magnetic force assist in one direction in which the magnetic flux from the coil 32 flows.

図２は、本発明の第１実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの回路を示す図である。
上記構成のスイッチトリラクタンスモータＡは、図２に示すようなインバータ４０を有する。なお、図２において、符号４１は直流電源を示し、符号４２は平滑コンデンサを示す。また、アウターステータ２０には各相４つのコイル２２が設けられているが視認性の向上のため各相１つのコイル２２のみを代表して図示して残りの図示を省略している。また、インナーステータ３０においても同様に、各相４つのコイル３２が設けられているが視認性の向上のため各相１つのコイル３２のみを代表して図示して残りの図示を省略している。 FIG. 2 is a diagram showing a circuit of the double stator switched reluctance motor A according to the first embodiment of the present invention.
The switched reluctance motor A having the above configuration includes an inverter 40 as shown in FIG. In FIG. 2, reference numeral 41 indicates a DC power source, and reference numeral 42 indicates a smoothing capacitor. Further, although the outer stator 20 is provided with four coils 22 for each phase, only one coil 22 for each phase is shown as a representative for the sake of improved visibility, and the remaining illustrations are omitted. Similarly, in the inner stator 30, four coils 32 are provided for each phase, but only one coil 32 for each phase is shown as a representative for the sake of improved visibility, and the remaining illustrations are omitted. .

本実施形態のスイッチトリラクタンスモータＡでは、アウターステータ２０とインナーステータ３０とが電気的に並列接続されており、一台のインバータ４０で動作するようになっている。インバータ４０は、アウターステータ２０とインナーステータ３０の対応する相のコイル２２，３２同士を並列接続する並列回路５０を有する。並列回路５０は、２つのスイッチング素子４３ａ，４３ｂと、２つのダイオード４４ａ，４４ｂと、からなる非対称ハーフブリッジ回路４５に含まれる。   In the switched reluctance motor A of this embodiment, the outer stator 20 and the inner stator 30 are electrically connected in parallel, and are operated by a single inverter 40. The inverter 40 includes a parallel circuit 50 that connects coils 22 and 32 of corresponding phases of the outer stator 20 and the inner stator 30 in parallel. The parallel circuit 50 is included in an asymmetric half-bridge circuit 45 including two switching elements 43a and 43b and two diodes 44a and 44b.

並列回路５０には、スイッチ４７ａ，４７ｂが設けられている。スイッチ４７ａ，４７ｂは、インナーステータ３０のみに通電する第１モードと、アウターステータ２０のみに通電する第２モードと、アウターステータ２０とインナーステータ３０の両方に通電する第３モードとに、通電モードを切り替えるためのものである。具体的に、第１モードでは、スイッチ４７ａが「ＯＦＦ」、スイッチ４７ｂが「ＯＮ」になり、第２モードでは、スイッチ４７ａが「ＯＮ」、スイッチ４７ｂが「ＯＦＦ」になり、第３モードでは、スイッチ４７ａが「ＯＮ」、スイッチ４７ｂが「ＯＮ」になる。   The parallel circuit 50 is provided with switches 47a and 47b. The switches 47a and 47b are in an energization mode in a first mode in which only the inner stator 30 is energized, a second mode in which only the outer stator 20 is energized, and a third mode in which both the outer stator 20 and the inner stator 30 are energized. It is for switching. Specifically, in the first mode, the switch 47a is “OFF” and the switch 47b is “ON”. In the second mode, the switch 47a is “ON”, the switch 47b is “OFF”, and in the third mode. The switch 47a is “ON” and the switch 47b is “ON”.

また、直流電源４１には、アウターアシストコイル２３とインナーアシストコイル３３とが電気的に並列接続されている。アウターアシストコイル２３とインナーアシストコイル３３は、並列回路５１に設けられている。並列回路５１には、アウターアシストコイル２３にかかる直流電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータ４８と、インナーアシストコイル３３にかかる直流電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータ４９とが設けられている。   In addition, the outer assist coil 23 and the inner assist coil 33 are electrically connected in parallel to the DC power source 41. The outer assist coil 23 and the inner assist coil 33 are provided in the parallel circuit 51. The parallel circuit 51 is provided with a DC / DC converter 48 that adjusts the DC voltage applied to the outer assist coil 23 and a DC / DC converter 49 that adjusts the DC voltage applied to the inner assist coil 33.

アウターアシストコイル２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４８に４つ並列接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４８は、アウターアシストコイル２３が設けられたバックヨーク部２０ａを磁気的に飽和する直前までの領域にてアシストするように、アウターアシストコイル２３にかかる直流電圧を調整するようになっている。
また、インナーアシストコイル３３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４９に４つ並列接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４９は、インナーアシストコイル３３が設けられたバックヨーク部３０ａを磁気的に飽和する直前までの領域にてアシストするように、インナーアシストコイル３３にかかる直流電圧を調整するようになっている。 Four outer assist coils 23 are connected in parallel to the DC / DC converter 48. The DC / DC converter 48 adjusts the DC voltage applied to the outer assist coil 23 so as to assist the back yoke portion 20a provided with the outer assist coil 23 in a region immediately before magnetic saturation. ing.
Four inner assist coils 33 are connected in parallel to the DC / DC converter 49. The DC / DC converter 49 adjusts the DC voltage applied to the inner assist coil 33 so as to assist the back yoke portion 30a provided with the inner assist coil 33 in a region immediately before magnetic saturation. ing.

並列回路５１には、スイッチ５２ａ，５２ｂが設けられている。スイッチ５２ａ，５２ｂは、インナーアシストコイル３３のみに通電する第１モードと、アウターアシストコイル２３のみに通電する第２モードと、アウターアシストコイル２３とインナーアシストコイル３３の両方に通電する第３モードとに、通電モードを切り替えるためのものである。具体的に、第１モードでは、スイッチ５２ａが「ＯＦＦ」、スイッチ５２ｂが「ＯＮ」になり、第２モードでは、スイッチ５２ａが「ＯＮ」、スイッチ５２ｂが「ＯＦＦ」になり、第３モードでは、スイッチ５２ａが「ＯＮ」、スイッチ５２ｂが「ＯＮ」になる。   The parallel circuit 51 is provided with switches 52a and 52b. The switches 52a and 52b have a first mode in which only the inner assist coil 33 is energized, a second mode in which only the outer assist coil 23 is energized, and a third mode in which both the outer assist coil 23 and the inner assist coil 33 are energized. In addition, it is for switching the energization mode. Specifically, in the first mode, the switch 52a is “OFF” and the switch 52b is “ON”. In the second mode, the switch 52a is “ON”, the switch 52b is “OFF”, and in the third mode. The switch 52a is “ON” and the switch 52b is “ON”.

また、本実施形態では、アウターステータ２０とインナーステータ３０とが並列接続されると共に、アウターステータ２０とインナーステータ３０との起磁力が異なっており、アウターステータ２０の起磁力よりもインナーステータ３０の起磁力が小さく設定されている。起磁力は、コイル巻き回数と、そこに流れる電流の積によって求まる。ダブルステータ構造では、図１に示すように、その構造的にインナーステータ３０側に十分な巻線スペースを確保することが難しい。   Further, in the present embodiment, the outer stator 20 and the inner stator 30 are connected in parallel, and the magnetomotive force of the outer stator 20 and the inner stator 30 is different, so that the inner stator 30 has a higher magnetomotive force than the outer stator 20. Magnetomotive force is set small. The magnetomotive force is determined by the product of the number of coil turns and the current flowing therethrough. In the double stator structure, as shown in FIG. 1, it is structurally difficult to secure a sufficient winding space on the inner stator 30 side.

スイッチトリラクタンスモータＡにおいて起磁力を同一にする場合は、巻線の断面積を小さくして巻線数を増やすか、インナーステータ３０の突極３１を長く（深く）して巻線スペースを確保する方法が考えられる。しかしながら、前者の方法では電流密度が高くなり、銅損の増大によるモータ効率低下と、巻線の温度上昇の問題が生じる。また、後者の方法では、モータ全体の重量を支えるシャフト径とトレードオフになるため、シャフト径が細くなると重量増加に対して機械的な強度を十分に確保することができなくなるという問題が生じる。   When the magnetomotive force is the same in the switched reluctance motor A, the winding cross-sectional area is reduced to increase the number of windings, or the salient pole 31 of the inner stator 30 is lengthened (deeper) to secure a winding space. A way to do this is conceivable. However, in the former method, the current density becomes high, and there arises a problem that the motor efficiency decreases due to an increase in copper loss and the temperature of the winding increases. In the latter method, there is a trade-off with the shaft diameter that supports the weight of the entire motor. Therefore, when the shaft diameter is reduced, there is a problem that sufficient mechanical strength cannot be secured against an increase in weight.

そこで、本実施形態では、アウターステータ２０の起磁力よりもインナーステータ３０の起磁力を小さく設定することで、モータ効率の低下及び巻線の温度上昇の抑制と共に、機械的な強度を十分に確保している。また、本実施形態のように、アウターステータ２０とインナーステータ３０とを並列接続することで、アウターステータ２０とインナーステータ３０とを直列接続した場合よりもモータ性能の向上効果が高くなる。   Therefore, in the present embodiment, by setting the magnetomotive force of the inner stator 30 to be smaller than that of the outer stator 20, sufficient mechanical strength is ensured as well as reduction in motor efficiency and suppression of coil temperature rise. doing. Further, as in the present embodiment, by connecting the outer stator 20 and the inner stator 30 in parallel, the effect of improving the motor performance becomes higher than when the outer stator 20 and the inner stator 30 are connected in series.

すなわち、直列接続では、インダクタンスが増加するので電流が減少してしまい、メインで駆動するアウターステータ２０の起磁力が大きく低下してしまうためである。一方、並列接続では、アウターステータ２０の起磁力を確保でき、加えてインナーステータ３０の出力を取り出すことができるため、出力がアウターステータ２０とインナーステータ３０の単純な和となり、モータ性能が容易に向上する。   That is, in the series connection, the inductance is increased and the current is decreased, so that the magnetomotive force of the outer stator 20 driven by the main is greatly decreased. On the other hand, in the parallel connection, the magnetomotive force of the outer stator 20 can be secured, and in addition, the output of the inner stator 30 can be taken out. Therefore, the output is a simple sum of the outer stator 20 and the inner stator 30, and the motor performance is easy. improves.

また、本実施形態では、図１に示すように、アウターステータ２０にはアウターアシストコイル２３が設けられ、インナーステータ３０にはインナーアシストコイル３３が設けられている。アウターアシストコイル２３は、磁束の流れが一方向となるコイル２２の同極性になる箇所に配置され、その一方向の流れの磁力アシストをする。これにより、コイル２２の同極性となるバックヨーク部２０ａを磁気的に飽和する直前までの領域にてアシストすることができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 1, the outer stator 20 is provided with an outer assist coil 23, and the inner stator 30 is provided with an inner assist coil 33. The outer assist coil 23 is disposed at the same polarity of the coil 22 where the magnetic flux flows in one direction, and assists the magnetic force of the flow in the one direction. Thereby, it is possible to assist in the region until the back yoke portion 20a having the same polarity of the coil 22 is magnetically saturated.

また、インナーアシストコイル３３は、磁束の流れが一方向となるコイル３２の同極性になる箇所に配置され、その一方向の流れの磁力アシストをする。これにより、コイル３２の同極性となるバックヨーク部３０ａを磁気的に飽和する直前までの領域にてアシストすることができる。このように、本実施形態では、アウターアシストコイル２３及びインナーアシストコイル３３のアシスト作用と、アウターステータ２０及びインナーステータ３０側の起磁力とを合わせることで、出力密度や効率を高め、モータ性能を向上させることができる。   The inner assist coil 33 is disposed at a location where the magnetic flux flows in the same polarity of the coil 32 in one direction, and assists the magnetic force of the flow in the one direction. Thereby, it is possible to assist in the region until the back yoke portion 30a having the same polarity of the coil 32 is magnetically saturated. As described above, in the present embodiment, by combining the assist action of the outer assist coil 23 and the inner assist coil 33 with the magnetomotive force on the outer stator 20 and inner stator 30 side, the output density and efficiency are increased, and the motor performance is improved. Can be improved.

さらに、本実施形態では、並列接続されて起磁力が異なるアウターステータ２０及びインナーステータ３０の一方若しくは両方に通電モードを切り替えることで、効率の向上を図っている。すなわち、低出力の場合には低出力に対応したインナーステータ３０単独で運転した方が効率は良く、また、中出力の場合には中出力に対応したアウターステータ２０単独で運転した方が効率は良く、また、高出力の場合には高出力に対応すべくアウターステータ２０及びインナーステータ３０共同で運転した方が効率は良くなるためである。   Furthermore, in the present embodiment, the efficiency is improved by switching the energization mode to one or both of the outer stator 20 and the inner stator 30 that are connected in parallel and have different magnetomotive forces. That is, in the case of low output, it is better to operate with the inner stator 30 alone corresponding to the low output, and in the case of medium output, it is more efficient to operate with the outer stator 20 alone corresponding to the medium output. This is because, in the case of high output, the efficiency is improved when the outer stator 20 and the inner stator 30 are operated together to cope with the high output.

ここで、本実施形態では、図２に示すように、並列接続されるアウターアシストコイル２３及びインナーアシストコイル３３の一方若しくは両方に通電モードを切り替えるスイッチ５２ａ，５２ｂが設けられている。このため、インナーステータ３０単独で運転する第１モードのときには、インナーアシストコイル３３のみに通電し、アウターステータ２０単独で運転する第２モードのときには、アウターアシストコイル２３のみに通電し、アウターステータ２０及びインナーステータ３０共同で運転する第３モードのときには、アウターアシストコイル２３とインナーアシストコイル３３の両方に通電することができる。このように、本実施形態によれば、スイッチトリラクタンスモータＡの運転モードに応じた磁力アシストを行うことができ、無駄な電力消費を抑え効率を高めることができる。   Here, in this embodiment, as shown in FIG. 2, switches 52a and 52b for switching the energization mode are provided in one or both of the outer assist coil 23 and the inner assist coil 33 that are connected in parallel. Therefore, in the first mode in which the inner stator 30 is operated alone, only the inner assist coil 33 is energized. In the second mode in which the outer stator 20 is operated alone, only the outer assist coil 23 is energized, and the outer stator 20 In the third mode in which the inner stator 30 is operated jointly, both the outer assist coil 23 and the inner assist coil 33 can be energized. Thus, according to the present embodiment, magnetic force assist according to the operation mode of the switched reluctance motor A can be performed, and wasteful power consumption can be suppressed and efficiency can be increased.

したがって、上述の本実施形態によれば、環状のロータ１０と、ロータ１０の外側に配置されたアウターステータ２０と、ロータ１０の内側に配置されたインナーステータ３０と、を有するダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡであって、アシストコイルとして、アウターステータ２０に設けられたアウターアシストコイル２３と、インナーステータ３０に設けられたインナーアシストコイル３３と、を有する、という構成を採用することによって、低コストで信頼性に優れたスイッチトリラクタンスモータＡにおいてモータ性能の向上を図ることが可能となる。   Therefore, according to the above-described embodiment, the double stator type switch having the annular rotor 10, the outer stator 20 disposed outside the rotor 10, and the inner stator 30 disposed inside the rotor 10. By adopting the reluctance motor A having an outer assist coil 23 provided on the outer stator 20 and an inner assist coil 33 provided on the inner stator 30 as assist coils, the cost can be reduced. In the switched reluctance motor A having excellent reliability, it is possible to improve the motor performance.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, the same or equivalent components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図３は、本発明の第２実施形態におけるダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータＡの断面構成図である。
第２実施形態では、図３に示すように、アシストコイルの代わりに永久磁石からなるアシストマグネットが設けられている点で、上記実施形態と異なる。 FIG. 3 is a cross-sectional configuration diagram of a double stator switched reluctance motor A according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the second embodiment differs from the above embodiment in that an assist magnet made of a permanent magnet is provided instead of the assist coil.

アウターステータ２０には、アウターアシストマグネット（アシストマグネット）２４が設けられている。アウターアシストマグネット２４は、アウターステータ２０のバックヨーク部２０ａにおいて、コイル２２が同極性（隣り合うコイル２２の巻線方向が同じ）になる箇所（本実施形態では４箇所）に配置される。このアウターアシストマグネット２４は、コイル２２による磁束が流れる一方向に、磁力アシストを行う向きでバックヨーク部２０ａに挿入されている。   The outer stator 20 is provided with an outer assist magnet (assist magnet) 24. The outer assist magnet 24 is disposed in the back yoke portion 20a of the outer stator 20 at locations (four locations in the present embodiment) where the coils 22 have the same polarity (the winding direction of adjacent coils 22 is the same). The outer assist magnet 24 is inserted into the back yoke portion 20a in the direction in which magnetic force assist is performed in one direction in which the magnetic flux generated by the coil 22 flows.

インナーステータ３０には、インナーアシストマグネット（アシストマグネット）３４が設けられている。インナーアシストマグネット３４は、インナーステータ３０のバックヨーク部３０ａにおいて、コイル３２が同極性（隣り合うコイル３２の巻線方向が同じ）になる箇所（本実施形態では４箇所）に配置される。このインナーアシストマグネット３４には、コイル３２による磁束が流れる一方向に、磁力アシストを行う向きでバックヨーク部３０ａに挿入されている。   The inner stator 30 is provided with an inner assist magnet (assist magnet) 34. The inner assist magnet 34 is disposed in the back yoke portion 30a of the inner stator 30 at locations (four locations in the present embodiment) where the coils 32 have the same polarity (the winding direction of adjacent coils 32 is the same). The inner assist magnet 34 is inserted into the back yoke portion 30a in one direction in which the magnetic flux generated by the coil 32 flows in a direction to perform magnetic force assist.

上記構成の第２実施形態によれば、上記実施形態と同様に、アウターステータ２０及びインナーステータ３０に挿入したアウターアシストマグネット２４及びインナーアシストマグネット３４により磁力アシストを行い、コイル２２及びコイル３２の起磁力と合わせて、モータ性能の向上を図ることができる。また、この第２実施形態によれば、上記実施形態のように磁力アシストの調整はできないが、磁力アシストをする際に電力消費がないため、省電力化を図ることができる。   According to the second embodiment having the above-described configuration, magnetic assist is performed by the outer assist magnet 24 and the inner assist magnet 34 inserted into the outer stator 20 and the inner stator 30 in the same manner as the above-described embodiment, and the coils 22 and 32 are started up. Combined with the magnetic force, the motor performance can be improved. Further, according to the second embodiment, the magnetic force assist cannot be adjusted as in the above embodiment, but power consumption can be reduced since there is no power consumption when performing the magnetic force assist.

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記第２実施形態では、アシストマグネットをコイルが同極性になる箇所に配置したが、図４に示すような配置としてもよい。なお、図４において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付している。
図４に示すように、アウターステータ２０には、アシストマグネット２５ａ（Ｎ極），２５ｂ（Ｓ極）が設けられている。アシストマグネット２５ａ，２５ｂは、突極２１の間にそれぞれ配置されている。すなわち、アシストマグネット２５ａ，２５ｂは、コイル２２が巻回されるスロット開口部に位置し、ロータ１０に対するエアギャップに面している。また、インナーステータ３０には、アシストマグネット３５ａ（Ｎ極），３５ｂ（Ｓ極）が設けられている。アシストマグネット３５ａ，３５ｂは、突極２１の間にそれぞれ配置されている。すなわち、アシストマグネット３５ａ，３５ｂは、コイル３２が巻回されるスロット開口部に位置し、ロータ１０に対するエアギャップに面している。
このような別実施形態におけるアシストマグネットの配置によっても、磁力アシストを行い、出力密度や効率を高め、モータ効率の向上を図ることができる。 For example, in the second embodiment, the assist magnet is disposed at a position where the coils have the same polarity, but may be disposed as shown in FIG. In FIG. 4, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as those in the above-described embodiment.
As shown in FIG. 4, the outer stator 20 is provided with assist magnets 25a (N pole) and 25b (S pole). The assist magnets 25a and 25b are disposed between the salient poles 21, respectively. That is, the assist magnets 25 a and 25 b are located in the slot opening around which the coil 22 is wound, and face the air gap with respect to the rotor 10. The inner stator 30 is provided with assist magnets 35a (N pole) and 35b (S pole). The assist magnets 35a and 35b are disposed between the salient poles 21, respectively. That is, the assist magnets 35 a and 35 b are located in the slot opening around which the coil 32 is wound, and face the air gap with respect to the rotor 10.
Even with the arrangement of the assist magnet in such another embodiment, magnetic force assist can be performed to increase the output density and efficiency, and to improve the motor efficiency.

また、例えば、上記第１実施形態では、アウターステータ及びインナーステータの両方にアシストコイルが設けられる構成について説明したが、図５に示すような構成としてもよい。なお、図５において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付している。
図５（ａ）に示す別実施形態では、アウターステータ２０にはアウターアシストコイル２３が設けられており、インナーステータ３０にはインナーアシストコイル３３が設けられていない。また、図５（ｂ）に示す別実施形態では、インナーステータ３０にはインナーアシストコイル３３が設けられており、アウターステータ２０にはアウターアシストコイル２３が設けられていない。
図５（ａ）に示す別実施形態では、起磁力が大きなアウターステータ２０の出力をさらに高めることができ、図５（ｂ）に示す別実施形態では、起磁力の小さなインナーステータ３０の出力を補助することができる。
なお、図３及び図４に示すアシストマグネットを用いる実施形態においても、アウターステータ２０及びインナーステータ３０のいずれか一方にアシストマグネットを設ける構成を採用してもよい。 Further, for example, in the first embodiment, the configuration in which the assist coil is provided in both the outer stator and the inner stator has been described, but a configuration as illustrated in FIG. 5 may be used. In FIG. 5, the same reference numerals are given to the same or equivalent components as those in the above-described embodiment.
In another embodiment shown in FIG. 5A, the outer stator 20 is provided with an outer assist coil 23, and the inner stator 30 is not provided with an inner assist coil 33. 5B, the inner stator 30 is provided with an inner assist coil 33, and the outer stator 20 is not provided with an outer assist coil 23.
In another embodiment shown in FIG. 5A, the output of the outer stator 20 having a large magnetomotive force can be further increased. In another embodiment shown in FIG. 5B, the output of the inner stator 30 having a small magnetomotive force is obtained. Can assist.
In the embodiment using the assist magnet shown in FIG. 3 and FIG. 4, a configuration in which the assist magnet is provided in one of the outer stator 20 and the inner stator 30 may be adopted.

また、例えば、上記実施形態では、アウターステータとインナーステータとが電気的に並列接続される構成について説明したが、本発明はこの構成に限定されることなく、アウターステータとインナーステータとが電気的に直列接続される構成であっても適用することができる。   Further, for example, in the above embodiment, the configuration in which the outer stator and the inner stator are electrically connected in parallel has been described. However, the present invention is not limited to this configuration, and the outer stator and the inner stator are electrically connected. Even if it is the structure connected in series to this, it is applicable.

また、例えば、上記実施形態では、３相モータを例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されることなく、２相モータ、４相モータ、５相モータ等にも適用することができる。また、３相モータにおいて１２／８極構造を例示して説明したが、本発明はこの極数に限定されず、例えば６／４極構造等であっても良い。   Further, for example, in the above embodiment, a three-phase motor has been described as an example, but the present invention is not limited to this configuration, and can be applied to a two-phase motor, a four-phase motor, a five-phase motor, and the like. it can. Further, although a 12 / 8-pole structure has been described as an example in a three-phase motor, the present invention is not limited to this number of poles, and may be a 6 / 4-pole structure, for example.

また、例えば、上記実施形態では、本発明のダブルステータ方スイッチトリラクタンス回転機を、モータに適用した構成について例示したが、本発明はこの構成に限定されることなく、発電機にも適用することができる。また、発電機においては、大型の風力発電機に好適に適用することができる。   Further, for example, in the above-described embodiment, the double stator switched reluctance rotating machine of the present invention is exemplified for the configuration applied to the motor, but the present invention is not limited to this configuration and is also applied to the generator. be able to. Moreover, in a generator, it can apply suitably for a large sized wind generator.

Ａ…ダブルステータ型スイッチトリラクタンスモータ（ダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機）、１０…ロータ、２０…アウターステータ、２３…アウターアシストコイル（アシストコイル）、２４…アウターアシストマグネット（アシストマグネット）、２５ａ，２５ｂ…アシストマグネット、３０…インナーステータ、３３…インナーアシストコイル（アシストコイル）、３４…インナーアシストマグネット（アシストマグネット）、３５ａ，３５ｂ…アシストマグネット、５２ａ，５２ｂ…スイッチ   A ... Double stator type switched reluctance motor (double stator type switched reluctance rotating machine), 10 ... Rotor, 20 ... Outer stator, 23 ... Outer assist coil (assist coil), 24 ... Outer assist magnet (assist magnet), 25a , 25b ... assist magnet, 30 ... inner stator, 33 ... inner assist coil (assist coil), 34 ... inner assist magnet (assist magnet), 35a, 35b ... assist magnet, 52a, 52b ... switch

Claims (3)

環状のロータと、前記ロータの外側に配置されたアウターステータと、前記ロータの内側に配置されたインナーステータと、を有するダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機であって、
前記アウターステータ及び前記インナーステータの少なくともいずれか一方に、アシストコイルが設けられている、ことを特徴とするダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。 A double stator type switched reluctance rotating machine having an annular rotor, an outer stator disposed outside the rotor, and an inner stator disposed inside the rotor,
An assist coil is provided in at least one of the outer stator and the inner stator, and the double stator type switched reluctance rotating machine. 前記アシストコイルとして、前記アウターステータに設けられたアウターアシストコイルと、前記インナーステータに設けられたインナーアシストコイルと、を有し、
前記インナーアシストコイルのみに通電する第１モードと、前記アウターアシストコイルのみに通電する第２モードと、前記アウターアシストコイルと前記インナーアシストコイルの両方に通電する第３モードとに、通電モードを切り替えるためのスイッチを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。 As the assist coil, an outer assist coil provided in the outer stator, and an inner assist coil provided in the inner stator,
The energization mode is switched between a first mode for energizing only the inner assist coil, a second mode for energizing only the outer assist coil, and a third mode for energizing both the outer assist coil and the inner assist coil. The double stator type switched reluctance rotating machine according to claim 1, further comprising: 環状のロータと、前記ロータの外側に配置されたアウターステータと、前記ロータの内側に配置されたインナーステータと、を有するダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機であって、
前記アウターステータ及び前記インナーステータの少なくともいずれか一方に、アシストマグネットが設けられている、ことを特徴とするダブルステータ型スイッチトリラクタンス回転機。 A double stator type switched reluctance rotating machine having an annular rotor, an outer stator disposed outside the rotor, and an inner stator disposed inside the rotor,
An assist magnet is provided in at least one of the outer stator and the inner stator, and a double stator switched reluctance rotating machine.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016060232A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 株式会社Ihi Double stator-type rotary machine
CN106208574A (en) * 2016-08-17 2016-12-07 上海交通大学 A kind of piecemeal rotator type bimorph transducer becomes magnetic flux reluctance motor
CN106329860A (en) * 2015-07-09 2017-01-11 深圳市风发科技发展有限公司 Dual-stator switch reluctance machine without shell
CN112994535A (en) * 2021-02-22 2021-06-18 中国矿业大学 Novel power converter for double-stator switch reluctance motor
CN114142700A (en) * 2021-11-28 2022-03-04 卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司 Integrated double-output multifunctional reluctance motor

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016060232A1 (en) * 2014-10-17 2016-04-21 株式会社Ihi Double stator-type rotary machine
JPWO2016060232A1 (en) * 2014-10-17 2017-06-22 株式会社Ihi Double stator type rotating machine
US10637305B2 (en) 2014-10-17 2020-04-28 Ihi Corporation Double stator-type rotary machine
CN106329860A (en) * 2015-07-09 2017-01-11 深圳市风发科技发展有限公司 Dual-stator switch reluctance machine without shell
CN106208574A (en) * 2016-08-17 2016-12-07 上海交通大学 A kind of piecemeal rotator type bimorph transducer becomes magnetic flux reluctance motor
CN106208574B (en) * 2016-08-17 2019-01-11 上海交通大学 A kind of piecemeal rotator type bimorph transducer change magnetic flux reluctance motor
CN112994535A (en) * 2021-02-22 2021-06-18 中国矿业大学 Novel power converter for double-stator switch reluctance motor
CN114142700A (en) * 2021-11-28 2022-03-04 卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司 Integrated double-output multifunctional reluctance motor

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