JP2015231305A - スイッチトリラクタンスモータの制御システム - Google Patents
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Abstract
Description
制御モードAでSRモータ10を駆動させる実施例1について、図4及び図5を参照して説明する。制御モードAでは、磁気飽和しない領域でSRモータ10を駆動させる。図4に示すように、制御モードAにおいて、各相の突極間巻線21〜23に通電させる電流の波形は、電気角1周期のうちの半周期Thで正方向通電となり、残りの半周期Thで負方向通電となる矩形波電流波形である。コントローラにより、各相の電流経路に含まれるスイッチング素子を操作することにより、上記波形の電流を巻線21〜23に通電させる。各相の突極間巻線21〜23に流れる電流の値をU,V,Wとすると、矩形電流波形の振幅|U|,|V|,|W|は互いに等しい。制御モードAでは、3相の突極間巻線のうちの2相には同じ方向の電流が通電し、残りの1相には他の2相と異なる方向の電流が通電する。そして、他の2相と異なる方向の電流が通電する相を中心として、磁束が発生する。
制御モードBでSRモータ10を駆動させる実施例2について、図6を参照して説明する。制御モードBでは、高トルクを得るため、磁気飽和領域でSRモータ10を駆動させる。制御モードBにおいて、各相の突極間巻線に通電させる電流の波形には、正方向通電となる半周期Th、及び負方向通電となる半周期Thにおいて、他の期間よりも電流の絶対値|U|,|V|,|W|が小さい期間I(所定期間)が存在する。詳しくは、各相の突極間巻線において、他の2相の突極間巻線と異なる方向の電流を通電させる期間における電流の絶対値を、他の期間における電流の絶対値よりも小さくする。本実施例では、各相の突極間巻線において、他の2相の突極間巻線と異なる方向に電流を通電させる期間中、すなわち半周期Thの3分の1の期間中、電流の絶対値を他の期間よりも小さくする。また、本実施例では、期間Iにおける電流の絶対値を実施例1における電流の絶対値よりも小さくし、期間I以外の期間における電流の絶対値を実施例1における電流の絶対値よりも大きくして、半周期Thの平均電流実効値を実施例1と等しくする。
制御モードBでSRモータ10を駆動させる実施例3について、図7を参照して、実施例2と異なる点を説明する。実施例2では、期間Iにおいて一様に突極間巻線に通電させる電流の絶対値を小さくしたが、実施例3では、期間Iにおいて、電流の絶対値を連続的に小さくした後、連得的に大きくする。本実施例のようにしても、実施例2と同様に、漏れ磁束を抑制し、負トルクの発生を抑制できる。
制御モードCでSRモータ10を駆動させる実施例4について、図8を参照して説明する。制御モードCでは、突極間巻線に電流が流れていない相が常に少なくとも1つ存在する。本実施例では、半周期Thの3分の1の期間ずつ、W相、U相、V相の順に順次電流を通電させない相とする。そして、各相において電流を通電させる期間では、電流は正の方向に通電させる。すなわち、本実施例では、各相の突極間巻線に流れる電流は直流となる。突極間巻線に電流が流れていない相が常に1つ存在することにより、励磁を切り替える際に電流が反転する相が存在しない。よって、電流の応答遅れが抑制される。
制御モードCでSRモータ10を駆動させる実施例5について、図9を参照して、実施例6と異なる点について説明する。本実施例では、各相の突極間巻線に、半周期Thの3分の2の期間正の電流を通電させた後、半周期Thの3分の1の期間電流を通電させない。その後、半周期Thの3分の2の期間負の電流を通電させた後、半周期Thの3分の1の期間電流を通電させない。すなわち、本実施例では、各相の突極間巻線に流れる電流は交流となる。また、電流が流れている2つの相では、互いに異なる方向に電流が流れている。本実施例では、実施例4と同様に、突極間巻線に電流を通電させない相が常に1つ存在する。そして、各相の突極間巻線では、電流が通電させない期間を挟んで電流の方向を切り替えている。そのため、励磁を切り替える際に電流が反転する相が存在しないので、電流の応答遅れが抑制される。
・図13に示すように、固定子11’は、内周側及び外周側の両側に突極を有する固定子であってもよい。そして、SRモータ10は、固定子11’の内周側に設置されている回転子12以外にも、固定子11’の外周側に設置されている回転子13(第2回転子)を備えていてもよい。SRモータ10は、固定子11’の各突極の間をつなぐヨーク部分11’gに、トロイダル巻線21a〜23a,21b〜23bが巻き付けられている。そのため、外周側に回転子13を設置すると、ヨーク部分11’gに沿って発生した磁束は、内側の回転子12だけでなく外側の回転子13にも流れ、回転子13に作用するトルクが発生する。よって、外周側に回転子13を設置することにより、トロイダル巻線21a〜23a,21b〜23bに発生する磁束を有効に利用できる。
Claims (7)
- スイッチトリラクタンスモータ(10)、及び前記スイッチトリラクタンスモータを駆動する駆動回路(30)を備えるスイッチトリラクタンスモータの制御システムであって、
前記モータは、
偶数個の突極(11a〜f)を有する固定子(11)と、
前記固定子の突極個数と倍数関係にない偶数個の突極(12a〜d)を有する回転子(12)と、
前記固定子の各突極の間をつなぐヨーク部分(11g)にトロイダル状に巻き付けられたトロイダル巻線(21a〜23a,21b〜23b)が、電気角360度離れた位置同士で直列接続されたN(2以上の整数)相の突極間巻線(21〜23)と、を備え、
前記駆動回路は、電源に並列に接続されて、前記突極間巻線に正方向及び負方向の両方から電流を通電できる通電経路を相毎に備え、相毎に独立して、前記通電経路から前記突極間巻線へ電流を通電できることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータの制御システム。 - 各相の前記突極間巻線に通電させる前記電流の波形は、電気角1周期のうちの半周期で正方向通電となり、残りの半周期で負方向通電となる矩形波電流波形である請求項1に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御システム。
- 正方向通電となる前記半周期及び負方向通電となる前記半周期において、他の期間よりも前記電流の絶対値が小さい所定期間が存在する請求項2に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御システム。
- 前記モータの駆動状態に応じて、前記所定期間の長さ及び前記所定期間における前記電流の絶対値の少なくとも一方を変更する請求項3に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御システム。
- 各相の前記通電経路は、2個のスイッチング素子が直列に接続された直列体を2個備えるブリッジ回路であり、
前記突極間巻線の両端は、2個の前記直列体の中点にそれぞれ接続されている請求項1〜4のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの制御システム。 - 前記固定子の周方向において隣り合う前記トロイダル巻線は、互いに異なる方向に巻かれている請求項1〜5のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの制御システム。
- 前記回転子は、前記固定子の内周側に設置されており、
前記モータは、前記固定子の外周側に設置され、前記固定子に向かう突極を有する第2回転子を備える請求項1〜6のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの制御システム。
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