JP2020141493A - Winding field magnetic type synchronous motor - Google Patents

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Abstract

To provide a winding field magnetic type synchronous motor that enables switching of the number of pole pairs without thickening a wire on a stator side, using special magnets, or requiring advanced design and control.SOLUTION: In a winding field magnetic type synchronous motor, the number of pole pairs is Pi, i is an integer from 0 to n, n is an integer of 1 or more, Pi is a divisor of P0, P0>P1>...>Pn, and the field winding can be switched to a plurality of the number of pole pairs. The winding field magnetic type synchronous motor includes: a rotor core 11 having slots S1 to Sm and teeth T1 to Tm; conductors W1 to Wm arranged in each of the slots S1 to Sm; a field winding composed by connecting two of conductors W1 to Wm connected as pairs; and a field winding control circuit that switches the number of poles by changing an energizing direction of the field winding. The field winding control circuit controls the conductors W1 to Wm so as to use P0/Pi of adjacent conductors as one conductor group, and differ energization directions of the adjacent conductor groups from each other, and sets the number of pole pairs to Pi.SELECTED DRAWING: Figure 1B

Description

本発明は、極数切換機能を有する巻線界磁型同期電動機(Pole Changing Wound Field Synchronous Motor;以降、PC−WFSM)に関する。 The present invention relates to a Pole Changing Wound Field Synchronous Motor (hereinafter referred to as PC-WFSM) having a pole number switching function.

動作領域に応じて最適な極数に切り換えることができる回転機が用いられてきた。一般に、低速域では高トルクを得るために、高い極数を選択し、高速域では、高出力を得るため及び鉄損を低減するために、低い極数を選択する。誘導機(Induction Motor;以降、IM)の場合、電機子巻線の回路を切り替えることで実現される(特許文献1、非特許文献1)。しかしながら、IMは、永久磁石式同期電動機(Permanent Magnet Synchronous Motor;以降、PMSM)よりもトルク密度、出力密度、効率が劣るため、自動車駆動用など小型・高効率が要求される用途では採用が難しい。 Rotators that can switch to the optimum number of poles according to the operating area have been used. Generally, in the low speed range, a high number of poles is selected in order to obtain high torque, and in the high speed range, a low number of poles is selected in order to obtain high output and reduce iron loss. In the case of an induction motor (hereinafter referred to as IM), it is realized by switching the circuit of the armature winding (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). However, IM is inferior in torque density, output density, and efficiency to Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM), so it is difficult to use it in applications that require small size and high efficiency, such as for driving automobiles. ..

近年はPMSMでも極数切換が検討されている(非特許文献2)。PMSMでは、固定子側はIMと同様に電機子巻線を切り替えている。回転子には低保磁力磁石を用いており、一部の磁石の磁化方向を電機子巻線に重畳された磁化電流による磁界で反転させることにより実現している。更に、電機子巻線の切換なしでPMSMの極数切換を実現できる方式も提案されている(特許文献2)。 In recent years, PMSM has also been studying pole number switching (Non-Patent Document 2). In PMSM, the stator winding is switched like IM. A low coercive magnet is used for the rotor, and it is realized by reversing the magnetization direction of some magnets with a magnetic field generated by a magnetization current superimposed on the armature winding. Further, a method capable of realizing PMSM pole number switching without switching armature windings has also been proposed (Patent Document 2).

特開平11−18382号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-18382 特開2014−168320号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-168320

水野、坪井、廣塚、鈴木、松田、小林、「電気自動車用六相極数切換誘導電動機の基本原理と最大トルク特性」、電学論D、1996年、Vol.116、No.3、p.256-264Mizuno, Tsuboi, Hirotsuka, Suzuki, Matsuda, Kobayashi, "Basic Principles and Maximum Torque Characteristics of Six-Phase Pole Switching Induction Motors for Electric Vehicles", Electronic Theory D, 1996, Vol.116, No.3, p .256-264 K.Sakai, N.Yuzawa, H. Hashimoto, "Permanent Magnet Motors Capable of Pole Changing and Three-Torque-Production Mode using Magnetization", IEEJ Journal of Industry Applications, 2013, Vol.2, No.6, p.269-275K.Sakai, N.Yuzawa, H. Hashimoto, "Permanent Magnet Motors Capable of Pole Changing and Three-Torque-Production Mode using Magnetization", IEEJ Journal of Industry Applications, 2013, Vol.2, No.6, p.269 -275

非特許文献2や特許文献2に示された極数切換PMSMには、以下の問題がある。
(1)電機子巻線に磁石着減磁用の磁化電流を通電するため、電線を太くしなければならず固定子が大型化する。
(2)低保磁力磁石としては、サマリウム・コバルト磁石かアルニコ磁石が用いられるが、いずれもネオジム磁石よりも供給不安定なため、コスト増加の要因となる。
(3)低保磁力磁石の磁化方向を切り替えるために、回転子位置の高精度な検出、磁化電流の最適化など、高度な設計・制御が必要とされる。
The pole number switching PMSM shown in Non-Patent Document 2 and Patent Document 2 has the following problems.
(1) In order to energize the armature winding with the magnetization current for magnetizing and demagnetizing, the wire must be thickened and the stator becomes large.
(2) As the low coercive force magnet, a samarium-cobalt magnet or an alnico magnet is used, but both of them are more unstable than neodymium magnets, which causes an increase in cost.
(3) In order to switch the magnetization direction of the low coercive force magnet, advanced design and control such as highly accurate detection of the rotor position and optimization of the magnetization current are required.

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、固定子側の電線を太くしたり、特殊な磁石を使用したり、高度な設計・制御を必要としたりすることなく、極数切換を可能とする巻線界磁型同期電動機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and enables switching of the number of poles without thickening the wire on the stator side, using a special magnet, or requiring advanced design and control. It is an object of the present invention to provide a winding field type synchronous motor.

上記課題を解決する第1の発明に係る巻線界磁型同期電動機は、
極対数をPi、iを0〜nの整数、nを1以上の整数、PiをP0の約数、P0>P1>・・・>Pnとし、複数の極対数Piに切換可能な巻線界磁型同期電動機であって、
2×P0個のスロット及びティースを有する回転子鉄心と、
前記スロットの各々に1つずつ配置された2×P0個の導体と、
前記導体の2つずつをペアとして接続して構成されたP0個の界磁巻線と、
前記界磁巻線の通電方向を変えることにより、極数切換を行う界磁巻線制御回路とを備え、
前記界磁巻線制御回路は、P0/Pi個の隣り合う前記導体を1つの導体グループとして、隣り合う前記導体グループ同士で通電方向が互いに異なるように前記導体を制御して、前記極対数をPiとする
ことを特徴とする。
The winding field type synchronous motor according to the first invention that solves the above problems is
The number of pole pairs is Pi, i is an integer of 0 to n, n is an integer of 1 or more, Pi is a divisor of P0, P0> P1 >>...> Pn, and the winding field can be switched to a plurality of pole logarithms Pi. It is a magnetic synchronous motor,
A rotor core with 2 x P0 slots and teeth,
2 × P0 conductors, one in each of the slots,
P0 field windings formed by connecting two of the conductors as a pair, and
A field winding control circuit that switches the number of poles by changing the energizing direction of the field winding is provided.
In the field winding control circuit, P0 / Pi of adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the conductors are controlled so that the energization directions of the adjacent conductor groups are different from each other to control the number of pole pairs. It is characterized by being Pi.

上記課題を解決する第2の発明に係る巻線界磁型同期電動機は、
上記第1の発明に記載の巻線界磁型同期電動機において、
前記導体を複数の導体からなる導体群とし、前記複数の導体は前記スロットの各々において通電方向が全て同じである
ことを特徴とする。
The winding field type synchronous motor according to the second invention that solves the above problems is
In the winding field type synchronous motor according to the first invention,
The conductor is a group of conductors composed of a plurality of conductors, and the plurality of conductors are characterized in that the energization directions are all the same in each of the slots.

上記課題を解決する第3の発明に係る巻線界磁型同期電動機は、
上記第2の発明に記載の巻線界磁型同期電動機において、
遠心力を受けた前記導体群が移動する位置にある前記回転子鉄心の鉄心傘部の長さを、前記遠心力を受けた前記導体群が移動する位置にない前記鉄心傘部の長さより長くした
ことを特徴とする。
The winding field type synchronous motor according to the third invention that solves the above problems is
In the winding field type synchronous motor according to the second invention,
The length of the iron core umbrella portion of the rotor core at the position where the conductor group subjected to the centrifugal force moves is longer than the length of the iron core umbrella portion at the position where the conductor group subjected to the centrifugal force does not move. It is characterized by having done it.

上記課題を解決する第4の発明に係る巻線界磁型同期電動機は、
極対数をPi、iを0〜nの整数、nを1以上の整数、PiをP0の約数、P0>P1>・・・>Pnとし、複数の極対数Piに切換可能な巻線界磁型同期電動機であって、
2×P0個のスロット及びティースを有する回転子鉄心と、
前記ティースの各々に1つずつ巻かれた2×P0個の界磁巻線と、
前記界磁巻線の通電方向を変えることにより、極数切換を行う界磁巻線制御回路とを備え、
前記界磁巻線制御回路は、P0/Pi個の隣り合う前記界磁巻線を1つの界磁巻線グループとして、隣り合う前記界磁巻線グループ同士で前記ティースに発生する界磁磁束の磁化方向が互いに異なるように前記界磁巻線の通電方向を制御して、前記極対数をPiとする
ことを特徴とする。
The winding field type synchronous motor according to the fourth invention that solves the above problems is
The number of pole pairs is Pi, i is an integer of 0 to n, n is an integer of 1 or more, Pi is a divisor of P0, P0> P1 >>...> Pn, and the winding field can be switched to a plurality of pole logarithms Pi. It is a magnetic synchronous motor,
A rotor core with 2 x P0 slots and teeth,
2 × P0 field windings wound around each of the teeth,
A field winding control circuit that switches the number of poles by changing the energizing direction of the field winding is provided.
In the field winding control circuit, P0 / Pi of the adjacent field windings are regarded as one field winding group, and the field magnetic flux generated in the teeth between the adjacent field winding groups. It is characterized in that the energization direction of the field winding is controlled so that the magnetization directions are different from each other, and the number of pole pairs is set to Pi.

本発明によれば、固定子側の電線を太くしたり、特殊な磁石を使用したり、高度な設計・制御を必要としたりすることなく、極数切換を可能とする巻線界磁型同期電動機を提供することができる。 According to the present invention, the winding field type synchronization enables the number of poles to be switched without thickening the wire on the stator side, using a special magnet, or requiring advanced design and control. An electric motor can be provided.

本発明に係る巻線界磁型同期電動機の実施形態の一つとして、m個の突極を有する回転子における極対数P0のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。As one of the embodiments of the winding field type synchronous motor according to the present invention, it is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P0 in the rotor having m salient poles. 図1Aに示したm個の突極を有する回転子における極対数Piのときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm Pi in the rotor having m salient poles shown in FIG. 1A. 図1A及び図1Bに示した巻線界磁型同期電動機の実施例の一つとして、6個の突極を有する回転子におけるコイルパターンと各極対数での導体の通電方向を説明する説明図である。As one of the examples of the winding field type synchronous motor shown in FIGS. 1A and 1B, an explanatory diagram illustrating a coil pattern in a rotor having six salient poles and an energization direction of a conductor at each pole logarithm. Is. 図2に示したコイルパターン1の回転子における極対数P0=3のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P0 = 3 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図2に示したコイルパターン1の回転子における極対数P1=1のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 1 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図2に示したコイルパターン2の回転子における極対数P0=3のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction when the pole logarithm P0 = 3 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図2に示したコイルパターン2の回転子における極対数P1=1のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 1 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図2に示したコイルパターン1、2の回転子に適用される界磁巻線制御回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the field winding control circuit applied to the rotor of the coil pattern 1 and 2 shown in FIG. 図1A及び図1Bに示した巻線界磁型同期電動機の実施例の一つとして、8個の突極を有する回転子におけるコイルパターンと各極対数での導体の通電方向を説明する説明図である。As one of the examples of the winding field type synchronous motor shown in FIGS. 1A and 1B, an explanatory diagram illustrating a coil pattern in a rotor having eight salient poles and an energization direction of a conductor at each pole logarithm. Is. 図6に示したコイルパターン1の回転子における極対数P0=4のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction when the pole logarithm P0 = 4 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図6に示したコイルパターン1の回転子における極対数P1=1のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 1 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図6に示したコイルパターン2の回転子における極対数P0=4のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction when the pole logarithm P0 = 4 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図6に示したコイルパターン2の回転子における極対数P1=1のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 1 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図6に示したコイルパターン1、2の回転子に適用される界磁巻線制御回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the field winding control circuit applied to the rotor of the coil pattern 1 and 2 shown in FIG. 図1A及び図1Bに示した巻線界磁型同期電動機の実施例の一つとして、8個の突極を有する回転子におけるコイルパターンと各極対数での導体の通電方向を説明する説明図である。As one of the examples of the winding field type synchronous motor shown in FIGS. 1A and 1B, an explanatory diagram illustrating a coil pattern in a rotor having eight salient poles and an energization direction of a conductor at each pole logarithm. Is. 図10に示したコイルパターン1の回転子における極対数P0=4のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P0 = 4 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図10に示したコイルパターン1の回転子における極対数P1=2のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 2 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図10に示したコイルパターン2の回転子における極対数P0=4のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P0 = 4 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図10に示したコイルパターン2の回転子における極対数P1=2のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 2 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図1A及び図1Bに示した巻線界磁型同期電動機の実施例の一つとして、8個の突極を有する回転子におけるコイルパターンと各極対数での導体の通電方向を説明する説明図である。As one of the examples of the winding field type synchronous motor shown in FIGS. 1A and 1B, an explanatory diagram illustrating a coil pattern in a rotor having eight salient poles and an energization direction of a conductor at each pole logarithm. Is. 図13に示したコイルパターン1の回転子における極対数P0=4のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P0 = 4 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図13に示したコイルパターン1の回転子における極対数P1=2のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 2 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図13に示したコイルパターン2の回転子における極対数P0=4のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P0 = 4 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図13に示したコイルパターン2の回転子における極対数P1=2のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 2 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図1A及び図1Bに示した巻線界磁型同期電動機の実施例の一つとして、12個の突極を有する回転子におけるコイルパターンと各極対数での導体の通電方向を説明する説明図である。As one of the examples of the winding field type synchronous motor shown in FIGS. 1A and 1B, an explanatory diagram illustrating a coil pattern in a rotor having 12 salient poles and an energization direction of a conductor at each logarithm of poles. Is. 図16に示したコイルパターン1の回転子における極対数P0=6のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P0 = 6 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図16に示したコイルパターン1の回転子における極対数P1=3のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction when the pole logarithm P1 = 3 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図16に示したコイルパターン1の回転子における極対数P2=2のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P2 = 2 in the rotor of the coil pattern 1 shown in FIG. 図16に示したコイルパターン2の回転子における極対数P0=6のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction when the pole logarithm P0 = 6 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図16に示したコイルパターン2の回転子における極対数P1=3のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 3 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図16に示したコイルパターン2の回転子における極対数P2=2のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P2 = 2 in the rotor of the coil pattern 2 shown in FIG. 図16に示したコイルパターン1、2の回転子に適用される界磁巻線制御回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the field winding control circuit applied to the rotor of the coil pattern 1 and 2 shown in FIG. 図1A及び図1Bに示した巻線界磁型同期電動機の実施例の一つとして、12個の突極を有する回転子におけるコイルパターンと各極対数での導体の通電方向を説明する説明図である。As one of the examples of the winding field type synchronous motor shown in FIGS. 1A and 1B, an explanatory diagram illustrating a coil pattern in a rotor having 12 salient poles and an energization direction of a conductor at each logarithm of poles. Is. 図20に示したコイルパターンの回転子における極対数P0=6のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P0 = 6 in the rotor of the coil pattern shown in FIG. 図20に示したコイルパターンの回転子における極対数P1=3のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P1 = 3 in the rotor of the coil pattern shown in FIG. 図20に示したコイルパターンの回転子における極対数P2=2のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P2 = 2 in the rotor of the coil pattern shown in FIG. 図20に示したコイルパターンの回転子における極対数P3=1のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P3 = 1 in the rotor of the coil pattern shown in FIG. 図20に示したコイルパターンの回転子に適用される界磁巻線制御回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the field winding control circuit applied to the rotor of the coil pattern shown in FIG. 本発明に係る巻線界磁型同期電動機の実施形態の一例として、m個の突極を有する回転子における極対数P0のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。As an example of the embodiment of the winding field type synchronous motor according to the present invention, it is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm P0 in the rotor having m salient poles. 図23Aに示したm個の突極を有する回転子における極対数Piのときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction at the time of the pole logarithm Pi in the rotor having m salient poles shown in FIG. 23A. 図23A及び図23Bに示した巻線界磁型同期電動機の実施例の一つとして、12個の突極を有する回転子におけるコイルパターンと各極対数での導体の通電方向を説明する説明図である。As one of the examples of the winding field type synchronous motor shown in FIGS. 23A and 23B, an explanatory diagram illustrating a coil pattern in a rotor having 12 salient poles and an energization direction of a conductor at each pole logarithm. Is. 図24に示したコイルパターンの回転子における極対数P0=6のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction when the pole logarithm P0 = 6 in the rotor of the coil pattern shown in FIG. 24. 図24に示したコイルパターンの回転子における極対数P1=3のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction when the pole logarithm P1 = 3 in the rotor of the coil pattern shown in FIG. 24. 図24に示したコイルパターンの回転子における極対数P2=2のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction when the pole logarithm P2 = 2 in the rotor of the coil pattern shown in FIG. 24. 図24に示したコイルパターンの回転子における極対数P3=1のときの通電方向及び磁化方向を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the energization direction and the magnetization direction when the pole logarithm P3 = 1 in the rotor of the coil pattern shown in FIG. 24. 図24に示したコイルパターンの回転子に適用される界磁巻線制御回路の一例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows an example of the field winding control circuit applied to the rotor of the coil pattern shown in FIG. 本発明に係る巻線界磁型同期電動機の実施形態の一つとして、図8A及び8Bに示した回転子の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification of the rotor shown in FIGS. 8A and 8B as one of the embodiments of the winding field type synchronous motor which concerns on this invention.

以下、本発明に係る巻線界磁型同期電動機(PC−WFSM)について、図1〜図27を参照して、その実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the field winding field synchronous motor (PC-WFSM) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 27.

本発明に係るPC−WFSMは、極数切換機能を有するものであり、極数切換可能な電機子巻線を有する固定子(ステータ)と、電機子巻線を極数切換可能に制御する電機子巻線制御回路と、極数切換可能な界磁巻線を有する回転子(ロータ)と、一部の界磁巻線の通電方向を変えることで極数切換可能に制御する界磁巻線制御回路とを備える。 The PC-WFSM according to the present invention has a pole number switching function, and is a stator having an armature winding that can switch the number of poles and an armature that controls the armature winding so that the number of poles can be switched. An armature control circuit, a rotor having a field winding that can switch the number of poles, and a field winding that controls the number of poles by changing the energizing direction of some of the field windings. It is equipped with a control circuit.

本発明の場合、固定子、電機子巻線及び電機子巻線制御回路は、従来の構成(例えば、上記の特許文献1、非特許文献1など)と同等の構成でよいので、ここでは、それらの説明は省略する。一方、回転子、界磁巻線及び界磁巻線制御回路は、以下に説明するように、第1〜第3の実施形態(実施例1〜実施例8)で説明する構成を有している。 In the case of the present invention, the stator, the armature winding, and the armature winding control circuit may have the same configuration as the conventional configuration (for example, the above-mentioned Patent Document 1, Non-Patent Document 1, etc.). The description thereof will be omitted. On the other hand, the rotor, the field winding, and the field winding control circuit have the configurations described in the first to third embodiments (Examples 1 to 8) as described below. There is.

<第1の実施形態>
後述する実施例1〜実施例6を一般化した第1の実施形態の構成について、図1A及び図1Bを参照して説明を行う。なお、ここでは、切換可能な極対数をPi、iを0〜nの整数、nを1以上の整数、PiをP0の約数、P0>P1>・・・>Pnとする。また、m=2×P0である。
<First Embodiment>
The configuration of the first embodiment, which is a generalization of Examples 1 to 6 described later, will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. Here, the number of switchable pole pairs is Pi, i is an integer of 0 to n, n is an integer of 1 or more, Pi is a divisor of P0, and P0> P1 >>...> Pn. Further, m = 2 × P0.

本実施形態のPC−WFSMは、図1A及び図1Bに示すように、回転子10がm個の突極を有する突極型の回転子鉄心11を有しており、回転子鉄心11が突設したm個のティースT1〜Tmと凹設したm個のスロットS1〜Smを有している。そして、各スロットS1〜Smに導体W1〜Wmが1つずつ配置されている。なお、図1A及び図1Bは、回転子10を周方向に展開した展開図としている。 As shown in FIGS. 1A and 1B, the PC-WFSM of the present embodiment has a salient pole type rotor core 11 in which the rotor 10 has m salient poles, and the rotor core 11 protrudes. It has m teeth T1 to Tm provided and m slots S1 to Sm recessed. Then, one conductor W1 to Wm is arranged in each slot S1 to Sm. Note that FIGS. 1A and 1B are development views in which the rotor 10 is developed in the circumferential direction.

図1A及び図1Bには、界磁巻線となるコイルは表記されていないが、これらのコイルは、導体W1〜Wmの2つずつをペアとして接続することにより構成されており、ここでは、P0個のコイルが構成されることになる。コイルCk(k=1、2、・・・、P0)を構成する導体W1〜Wmの具体的な接続については、後述する実施例1〜実施例6で説明を行う。 Although the coils serving as field windings are not shown in FIGS. 1A and 1B, these coils are configured by connecting two conductors W1 to Wm as a pair, and here, P0 coils will be configured. Specific connections of the conductors W1 to Wm constituting the coil Ck (k = 1, 2, ..., P0) will be described in Examples 1 to 6 described later.

回転子10において、導体W1〜Wmは、界磁巻線制御回路(図示省略)により、各々が+導体(以降、電流が紙面手前側方向に流れる導体を+導体とし、図中では二重丸で表す)又は−導体(以降、電流が紙面奥側方向に流れる導体を−導体とし、図中では丸の中に×で表す)となると共に、各コイルが通電方向の異なる+導体及び−導体のペア(異方向導体のペア)となるように、それらの通電方向が制御されており、導体W1〜Wmに対する+導体、−導体の割り当てを以下に説明するように行うことによって、極数切換を行っている。 In the rotor 10, the conductors W1 to Wm are each + conductor (hereinafter, the conductor through which the current flows toward the front side of the paper surface is referred to as + conductor by the field winding control circuit (not shown), and double circles in the drawing. (Represented by) or-Conductor (hereinafter, the conductor through which the current flows toward the back of the paper is referred to as the-conductor, and is represented by a cross in the circle in the figure), and each coil has a different energization direction, + conductor and-conductor. The current-carrying directions are controlled so as to form a pair (pair of different-direction conductors), and the number of poles can be switched by assigning + conductors and-conductors to conductors W1 to Wm as described below. It is carried out.

具体的には、導体W1〜Wmは、界磁巻線制御回路により、j(=P0/Pi)個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように制御される。このように制御すると、所望の極対数Piに切換可能となる。 Specifically, the conductors W1 to Wm have j (= P0 / Pi) adjacent conductors as one conductor group by the field winding control circuit, and the adjacent conductor groups alternately + conductors,-. It is controlled to be a conductor. With this control, it is possible to switch to a desired pole logarithm Pi.

これを、図1Aを参照して、極対数がP0(P0モード)のときの回転子10について説明する。P0モードは、極対数を最大にするモードであり、m個の突極を有する回転子10においては、P0=m/2となる。この場合、導体W1〜Wmは、j=P0/P0=1個ずつの導体を1つの導体グループとすることになるので、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように制御される。例えば、図中左から、導体W1〜Wnは、交互に+導体、−導体となる。このように制御すると、ティースT1〜Tmにおける磁化方向(図中の白抜矢印)は、隣り合うティース同士で交互に外向き、内向きとなる。この結果、P0モードでは、回転子10の極対数がP0=m/2となる。 This will be described with reference to FIG. 1A for the rotor 10 when the number of pole pairs is P0 (P0 mode). The P0 mode is a mode for maximizing the number of pole pairs, and in the rotor 10 having m salient poles, P0 = m / 2. In this case, the conductors W1 to Wm are controlled so that j = P0 / P0 = 1 conductor is formed as one conductor group, so that adjacent conductors are alternately formed as + conductors and-conductors. To. For example, from the left in the figure, the conductors W1 to Wn alternately become + conductors and − conductors. When controlled in this way, the magnetization directions (white arrows in the figure) of the teeth T1 to Tm are alternately outward and inward between adjacent teeth. As a result, in the P0 mode, the number of pole pairs of the rotor 10 is P0 = m / 2.

また、図1Bを参照して、極対数がPi(Piモード)のときの回転子10について説明する。なお、ここでのPiはP0以外とする。Piモードは、極対数をPiにするモードである。この場合、導体W1〜Wmは、j(=P0/Pi)個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように制御される。例えば、図中左から、1つの導体グループとなる導体W1〜Wjは、+導体となり、1つの導体グループとなる導体Wj+1〜W2jは、−導体となる。このように制御すると、ティースT1〜Tmにおける磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースにおいて、交互に外向き、内向きとなる。この結果、Piモードでは、回転子10の極対数がPiとなる。 Further, the rotor 10 when the number of pole pairs is Pi (Pi mode) will be described with reference to FIG. 1B. The Pi here is other than P0. The Pi mode is a mode in which the number of pole pairs is set to Pi. In this case, the conductors W1 to Wm are controlled so that j (= P0 / Pi) of adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups alternately become + conductors and − conductors. For example, from the left in the figure, the conductors W1 to Wj that form one conductor group become + conductors, and the conductors Wj + 1 to W2j that form one conductor group become − conductors. When controlled in this way, the magnetization directions (white arrows in the figure) in the teeth T1 to Tm are alternately outward and inward in the teeth between the conductor groups. As a result, in the Pi mode, the number of pole pairs of the rotor 10 becomes Pi.

本実施形態のPC−WFSMでは、以上のようにして、極対数Piが切り換えられることになる。本実施形態の場合、切換可能な極対数PiはP0の約数であり、P0>P1>・・・>Pnであるので、「P0:P1:・・・:Pn PC−WFSM」と呼ぶ。例えば、後述する実施例1(図2〜図5)は、m=6であり、P0=m/2であるので、P0=3、P1=1となり、「3:1 PC−WFSM」と呼ぶことになる。 In the PC-WFSM of the present embodiment, the pole logarithm Pi is switched as described above. In the case of the present embodiment, the switchable logarithm Pi is a divisor of P0, and P0> P1 >> ...> Pn, so it is called "P0: P1: ...: Pn PC-WFSM". For example, in Example 1 (FIGS. 2 to 5) described later, since m = 6 and P0 = m / 2, P0 = 3 and P1 = 1 and are referred to as “3: 1 PC-WFSM”. It will be.

次に、本実施形態のPC−WFSMの具体的な実施例について、以下の実施例1〜実施例6を例示して説明を行う。なお、以下の実施例1〜実施例6では、m=6、8、12個の突極を有する回転子を例示しているが、本実施形態は、4個以上の偶数の突極を有する回転子に適用可能である。 Next, specific examples of the PC-WFSM of the present embodiment will be described by exemplifying the following Examples 1 to 6. In the following Examples 1 to 6, a rotor having m = 6, 8 and 12 salient poles is illustrated, but this embodiment has four or more even salient poles. Applicable to rotors.

[実施例1]
本実施例のPC−WFSMについて、図2〜図5を参照して説明を行う。本実施例のPC−WFSMは、図3A〜図4Bに示すように、回転子10A、10Bが6個の突極を有する回転子鉄心11Aを有しており、回転子鉄心11Aが突設した6個のティースT1〜T6と凹設した6個のスロットS1〜S6を有している。このように、回転子10Aと回転子10Bとでは、回転子鉄心11Aの形状は同じである。一方で、回転子10Aと回転子10Bとでは、コイルパターンが異なっており、界磁巻線となるコイルC1〜C3の配置位置が異なっている。
[Example 1]
The PC-WFSM of this embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5. In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIGS. 3A to 4B, the rotors 10A and 10B have a rotor core 11A having six salient poles, and the rotor core 11A is provided. It has six teeth T1 to T6 and six recessed slots S1 to S6. As described above, the rotor 10A and the rotor 10B have the same shape of the rotor core 11A. On the other hand, the rotor 10A and the rotor 10B have different coil patterns, and the arrangement positions of the coils C1 to C3 serving as field windings are different.

具体的には、図3A及び図3Bは、図2に示すコイルパターン1を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS6に配置された導体W6を接続して構成され、コイルC2がスロットS2に配置された導体W2とスロットS5に配置された導体W5を接続して構成され、コイルC3がスロットS3に配置された導体W3とスロットS4に配置された導体W4を接続して構成されている。 Specifically, FIGS. 3A and 3B show the coil pattern 1 shown in FIG. 2, and the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W6 arranged in the slot S6. , The coil C2 is configured by connecting the conductor W2 arranged in the slot S2 and the conductor W5 arranged in the slot S5, and the coil C3 connects the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W4 arranged in the slot S4. It is composed of.

また、図4A及び図4Bは、図2に示すコイルパターン2を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS4に配置された導体W4を接続して構成され、コイルC2がスロットS2に配置された導体W2とスロットS5に配置された導体W5を接続して構成され、コイルC3がスロットS3に配置された導体W3とスロットS6に配置された導体W6を接続して構成されている。 Further, FIGS. 4A and 4B show the coil pattern 2 shown in FIG. 2, wherein the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W4 arranged in the slot S4, and the coil C2. Is configured by connecting the conductor W2 arranged in the slot S2 and the conductor W5 arranged in the slot S5, and the coil C3 is configured by connecting the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W6 arranged in the slot S6. Has been done.

そして、図3A及び図3Bに示したコイルC1〜C3と図4A及び図4Bに示したコイルC1〜C3は、共に、図5に示す界磁巻線制御回路30Aにより、それらの通電方向が制御される。この界磁巻線制御回路30Aは、コイルC1〜C3の電源となる直流電源Pと、直流電源Pの両極に接続されたキャパシタCと、コイルC1〜C3の通電方向を制御するスイッチSW1〜SW8とを有している。 The coil C1 to C3 shown in FIGS. 3A and 3B and the coils C1 to C3 shown in FIGS. 4A and 4B are both controlled in the energization direction by the field winding control circuit 30A shown in FIG. Will be done. The field winding control circuit 30A includes a DC power supply P that serves as a power source for the coils C1 to C3, a capacitor C connected to both poles of the DC power supply P, and switches SW1 to SW8 that control the energization direction of the coils C1 to C3. And have.

ここで、スイッチSW1は、直流電源Pの正極側とコイルC1の一端との間をスイッチングし、スイッチSW2は、直流電源Pの負極側とコイルC1の他端との間をスイッチングし、スイッチSW3は、直流電源Pの正極側とコイルC2の一端との間をスイッチングし、スイッチSW4は、直流電源Pの正極側とコイルC2の他端との間をスイッチングし、スイッチSW5は、直流電源Pの負極側とコイルC2の一端との間をスイッチングし、スイッチSW6は、直流電源Pの負極側とコイルC2の他端との間をスイッチングし、スイッチSW7は、直流電源Pの正極側とコイルC3の一端との間をスイッチングし、スイッチSW8は、直流電源Pの負極側とコイルC3の他端との間をスイッチングするように構成されている。 Here, the switch SW1 switches between the positive side of the DC power supply P and one end of the coil C1, and the switch SW2 switches between the negative side of the DC power supply P and the other end of the coil C1. Switches between the positive side of the DC power supply P and one end of the coil C2, the switch SW4 switches between the positive side of the DC power supply P and the other end of the coil C2, and the switch SW5 switches the DC power supply P. Switching between the negative side of the DC power supply P and one end of the coil C2, the switch SW6 switches between the negative side of the DC power supply P and the other end of the coil C2, and the switch SW7 is the positive side of the DC power supply P and the coil. The switch SW8 is configured to switch between one end of the C3 and the other end of the coil C3 on the negative side of the DC power supply P.

つまり、界磁巻線制御回路30Aは、スイッチSW1、SW2、SW7、SW8の制御により、コイルC1、C3の電流方向は変更せず、導体W1、W3、W4、W6の通電方向も変更しないが、スイッチSW3〜SW6の制御により、コイルC2の電流方向を変更し、これにより、導体W2、W5の通電方向を変更することになる。 That is, the field winding control circuit 30A does not change the current direction of the coils C1 and C3 and does not change the energizing direction of the conductors W1, W3, W4 and W6 by controlling the switches SW1, SW2, SW7 and SW8. By controlling the switches SW3 to SW6, the current direction of the coil C2 is changed, and thereby the energizing directions of the conductors W2 and W5 are changed.

このような界磁巻線制御回路30Aを用いて、コイルC1〜C3の通電方向を、図2に示すように制御することで、回転子10A、10Bを極対数P0=3にしたり、極対数P1=1にしたりすることができる。 By controlling the energization directions of the coils C1 to C3 as shown in FIG. 2 by using such a field winding control circuit 30A, the rotors 10A and 10B can be set to the pole logarithm P0 = 3, or the pole logarithm. It is possible to set P1 = 1.

具体的には、回転子10A、10Bに対して、P0モード(P0=3)においては、導体W1〜W6が、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW8のオン又はオフを行って、コイルC1〜C3に電流を流すようにする。 Specifically, with respect to the rotors 10A and 10B, in the P0 mode (P0 = 3), the switches SW1 to so that the conductors W1 to W6 become + conductors and-conductors alternately between adjacent conductors. The SW8 is turned on or off so that a current flows through the coils C1 to C3.

このようにすると、図3A、図4Aに示すように、導体W1は+導体、導体W2は−導体、導体W3は+導体、導体W4は−導体、導体W5は+導体、導体W6は−導体となる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1で内向き、ティースT2で外向き、ティースT3で内向き、ティースT4で外向き、ティースT5で内向き、ティースT6で外向きと、交互に内向き、外向きとなり、極対数P0=3の回転子10A、10Bとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 3A and 4A, the conductor W1 is a + conductor, the conductor W2 is a-conductor, the conductor W3 is a + conductor, the conductor W4 is a-conductor, the conductor W5 is a + conductor, and the conductor W6 is a-conductor. It becomes. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward with the teeth T1, outward with the teeth T2, inward with the teeth T3, outward with the teeth T4, inward with the teeth T5, and outward with the teeth T6. Then, the rotors are alternately inward and outward, and operate as rotors 10A and 10B having a pole pair number P0 = 3.

そして、回転子10A、10Bに対して、P1モード(P1=1)においては、j=P0/P1=3であるので、3個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW8のオン又はオフを行って、コイルC1〜C3に電流を流すようにする。 Then, with respect to the rotors 10A and 10B, in the P1 mode (P1 = 1), j = P0 / P1 = 3, so that the three adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups are used as one conductor group. The switches SW1 to SW8 are turned on or off so that the switches SW1 to SW8 are alternately turned on and off so that a current flows through the coils C1 to C3.

このようにすると、図3B、図4Bに示すように、導体W1〜W6は、3個の隣り合う導体W1〜W3を+導体とする1つの導体グループとなり、3個の隣り合う導体W4〜W6を−導体とする1つの導体グループとなる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースT1で内向き、導体グループ間のティースT4で外向きとなる。つまり、導体グループ間のティースにおいて、交互に内向き、外向きとなり、極対数P1=1の回転子10A、10Bとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 3B and 4B, the conductors W1 to W6 become one conductor group having three adjacent conductors W1 to W3 as + conductors, and the three adjacent conductors W4 to W6. Is one conductor group with-conductor. As a result, the magnetization direction (white arrow in the figure) is inward at the teeth T1 between the conductor groups and outward at the teeth T4 between the conductor groups. That is, in the teeth between the conductor groups, the rotors are alternately inward and outward, and operate as rotors 10A and 10B having a pole logarithm P1 = 1.

このように、本実施例のPC−WFSMは、m=6であり、P0=3、P1=1となり、切り換えることができる極対数が3と1になるので、「3:1 PC−WFSM」と呼ぶ。 As described above, the PC-WFSM of this embodiment has m = 6, P0 = 3, P1 = 1, and the number of pole pairs that can be switched is 3 and 1, so that “3: 1 PC-WFSM” Called.

以上のことを整理したものが図2である。なお、スロットS1〜S6には各々導体W1〜W6が配置されているが、図2においては、導体W1〜W6の記載を省略する。また、これらの導体の通電方向は、+導体、−導体の符号である+−で表している。 Figure 2 summarizes the above. Although conductors W1 to W6 are arranged in the slots S1 to S6, the description of the conductors W1 to W6 is omitted in FIG. Further, the energizing direction of these conductors is represented by +-, which is a sign of + conductor and-conductor.

図2に示すように、極対数P0=3のときの各スロットS1〜S6の各導体W1〜W6の通電方向は、スロットS1(導体W1)→スロットS6(導体W6)の順に、「+−+−+−」となる。また、極対数P1=1のときの各スロットS1〜S6の各導体W1〜W6の通電方向は、上記の順に、「+++−−−」となる。 As shown in FIG. 2, when the number of pole pairs P0 = 3, the conducting directions of the conductors W1 to W6 of the slots S1 to S6 are "+-" in the order of slot S1 (conductor W1) → slot S6 (conductor W6). +-+-". Further, when the number of pole pairs P1 = 1, the energizing directions of the conductors W1 to W6 of the slots S1 to S6 are "++++ ---" in the above order.

そして、各スロットS1〜S6の各導体W1〜W6における極対数P0=3からP1=1への通電方向変化のパターンは、スロットS1、S3の導体W1、W3が「+→+」であり(パターン1a)、スロットS4、S6の導体W4、W6が「−→−」であり(パターン1b)、スロットS2の導体W2が「−→+」であり(パターン2a)、スロットS5の導体W5が「+→−」である(パターン2b)。ここで、極数切換による通電方向変化のパターンについては、変化しないものに同じ番号をつけ、また、同じパターンで変化するものに同じ番号をつけ、更に、同じ番号内のあるパターンにaをつけ、あるパターンと+−が逆になるパターンにbをつけて表している。 The pattern of the change in the current-carrying direction from the number of pole pairs P0 = 3 to P1 = 1 in the conductors W1 to W6 of the slots S1 to S6 is "+ → +" for the conductors W1 and W3 in the slots S1 and S3. Pattern 1a), conductors W4 and W6 of slots S4 and S6 are "-→-" (pattern 1b), conductor W2 of slot S2 is "-→ +" (pattern 2a), and conductor W5 of slot S5 is. “+ → −” (Pattern 2b). Here, regarding the pattern of the change in the energization direction due to the switching of the number of poles, the ones that do not change are given the same number, the ones that change with the same pattern are given the same number, and the patterns within the same number are given a. , A pattern in which +-is reversed from a certain pattern is indicated by adding b.

図2に示した通電方向変化のパターンから分かるように、+−が互いに逆になるパターンの導体同士を組み合わせて、1つのコイルを動作させている。具体的には、コイルパターン1においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W6を組み合わせ、コイルC2はパターン2aとなる導体W2とパターン2bとなる導体W5を組み合わせ、コイルC3はパターン1aとなる導体W3とパターン1bとなる導体W4を組み合わせて、動作させている。 As can be seen from the pattern of the change in the energization direction shown in FIG. 2, one coil is operated by combining conductors having a pattern in which + and − are opposite to each other. Specifically, in the coil pattern 1, the coil C1 is a combination of the conductor W1 which is the pattern 1a and the conductor W6 which is the pattern 1b, and the coil C2 is a combination of the conductor W2 which is the pattern 2a and the conductor W5 which is the pattern 2b. C3 operates by combining the conductor W3 which becomes the pattern 1a and the conductor W4 which becomes the pattern 1b.

また、コイルパターン2においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W4を組み合わせ、コイルC2はパターン2aとなる導体W2とパターン2bとなる導体W5を組み合わせ、コイルC3はパターン1aとなる導体W3とパターン1bとなる導体W6を組み合わせて、動作させている。 Further, in the coil pattern 2, the coil C1 is a combination of the conductor W1 which is the pattern 1a and the conductor W4 which is the pattern 1b, the coil C2 is a combination of the conductor W2 which is the pattern 2a and the conductor W5 which is the pattern 2b, and the coil C3 is a pattern. The conductor W3 serving as 1a and the conductor W6 serving as pattern 1b are combined and operated.

以上説明したように、回転子10A、10Bにおいて、所定のコイル(導体)の通電方向を切り換えることにより、極対数3、極対数1への極数切換を行うことができる。また、スイッチングなどにより、直流電圧を変更(昇圧、降圧)して、コイル(導体)に流れる電流を変更すれば、可変磁束モータとすることもできる。 As described above, in the rotors 10A and 10B, the number of poles can be switched to 3 pole pairs and 1 pole pair by switching the energizing direction of a predetermined coil (conductor). Further, a variable magnetic flux motor can be obtained by changing the DC voltage (stepping up or down) by switching or the like to change the current flowing through the coil (conductor).

また、極数切換可能なPMSMと比較して、以下の特長がある。
・磁石着減磁用の磁化電流が必要ないため、電機子巻線を太くする必要がなく、固定子が大型化しない。
・界磁巻線の通電方向切換のみで極数切換できるため、設計が容易であり、また、高度な制御を必要としない。
・特殊な磁石を使用しないため、安価に製作できる。
In addition, it has the following features as compared with PMSM that can switch the number of poles.
-Since the magnetization current for magnetizing and demagnetizing is not required, it is not necessary to thicken the armature winding, and the stator does not become large.
-Since the number of poles can be switched only by switching the energization direction of the field winding, the design is easy and advanced control is not required.
-Since no special magnet is used, it can be manufactured at low cost.

[実施例2]
本実施例のPC−WFSMについて、図6〜図9を参照して説明を行う。本実施例のPC−WFSMは、図7A〜図8Bに示すように、回転子10C、10Dが8個の突極を有する回転子鉄心11Bを有しており、回転子鉄心11Bが突設した8個のティースT1〜T8と凹設した8個のスロットS1〜S8を有している。このように、回転子10Cと回転子10Dとでは、回転子鉄心11Bの形状は同じである。一方で、回転子10Cと回転子10Dとでは、コイルパターンが異なっており、界磁巻線となるコイルC1〜C4の配置位置が異なっている。
[Example 2]
The PC-WFSM of this embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 9. As shown in FIGS. 7A to 8B, the PC-WFSM of this embodiment has a rotor core 11B in which the rotors 10C and 10D have eight salient poles, and the rotor core 11B is provided. It has eight teeth T1 to T8 and eight recessed slots S1 to S8. As described above, the rotor 10C and the rotor 10D have the same shape of the rotor core 11B. On the other hand, the rotor 10C and the rotor 10D have different coil patterns, and the arrangement positions of the coils C1 to C4 serving as field windings are different.

具体的には、図7A及び図7Bは、図6に示すコイルパターン1を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS6に配置された導体W6を接続して構成され、コイルC2がスロットS2に配置された導体W2とスロットS5に配置された導体W5を接続して構成され、コイルC3がスロットS3に配置された導体W3とスロットS8に配置された導体W8を接続して構成され、コイルC4がスロットS4に配置された導体W4とスロットS7に配置された導体W7を接続して構成されている。 Specifically, FIGS. 7A and 7B show the coil pattern 1 shown in FIG. 6, in which the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W6 arranged in the slot S6. , The coil C2 is configured by connecting the conductor W2 arranged in the slot S2 and the conductor W5 arranged in the slot S5, and the coil C3 connects the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W8 arranged in the slot S8. The coil C4 is configured by connecting the conductor W4 arranged in the slot S4 and the conductor W7 arranged in the slot S7.

また、図8A及び図8Bは、図6に示すコイルパターン2を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS8に配置された導体W8を接続して構成され、コイルC2がスロットS2に配置された導体W2とスロットS7に配置された導体W7を接続して構成され、コイルC3がスロットS3に配置された導体W3とスロットS6に配置された導体W6を接続して構成され、コイルC4がスロットS4に配置された導体W4とスロットS5に配置された導体W5を接続して構成されている。 8A and 8B show the coil pattern 2 shown in FIG. 6, wherein the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W8 arranged in the slot S8, and the coil C2. Is configured by connecting the conductor W2 arranged in the slot S2 and the conductor W7 arranged in the slot S7, and the coil C3 is configured by connecting the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W6 arranged in the slot S6. The coil C4 is configured by connecting the conductor W4 arranged in the slot S4 and the conductor W5 arranged in the slot S5.

そして、図7A及び図7Bに示したコイルC1〜C4と図8A及び図8Bに示したコイルC1〜C4は、共に、図9に示す界磁巻線制御回路30Bにより、それらの通電方向が制御される。この界磁巻線制御回路30Bは、コイルC1〜C4の電源となる直流電源Pと、直流電源Pの両極に接続されたキャパシタCと、コイルC1〜C4の通電方向を制御するスイッチSW1〜SW6とを有している。 The coil C1 to C4 shown in FIGS. 7A and 7B and the coils C1 to C4 shown in FIGS. 8A and 8B are both controlled in the energization direction by the field winding control circuit 30B shown in FIG. Will be done. The field winding control circuit 30B includes a DC power supply P that serves as a power source for the coils C1 to C4, a capacitor C connected to both poles of the DC power supply P, and switches SW1 to SW6 that control the energization direction of the coils C1 to C4. And have.

ここで、スイッチSW1は、直流電源Pの正極側と直列接続したコイルC1及びC3の一端との間をスイッチングし、スイッチSW2は、直流電源Pの負極側と直列接続したコイルC1及びC3の他端との間をスイッチングし、スイッチSW3は、直流電源Pの正極側と直列接続したコイルC2及びC4の一端との間をスイッチングし、スイッチSW4は、直流電源Pの正極側と直列接続したコイルC2及びC4の他端との間をスイッチングし、スイッチSW5は、直流電源Pの負極側と直列接続したコイルC2及びC4の一端との間をスイッチングし、スイッチSW6は、直流電源Pの負極側と直列接続したコイルC2及びC4の他端との間をスイッチングするように構成されている。 Here, the switch SW1 switches between the positive end side of the DC power supply P and one end of the coils C1 and C3 connected in series, and the switch SW2 is the other coils C1 and C3 connected in series with the negative side of the DC power supply P. Switching between the ends, the switch SW3 switches between the coils C2 and C4 connected in series with the positive side of the DC power supply P, and the switch SW4 switches between the coils connected in series with the positive side of the DC power supply P. Switching between the other ends of C2 and C4, the switch SW5 switches between the negative end side of the DC power supply P and one end of the coils C2 and C4 connected in series, and the switch SW6 is the negative side of the DC power supply P. It is configured to switch between the coil C2 and the other end of the coil C4 connected in series with the coil C2.

つまり、界磁巻線制御回路30Bは、スイッチSW1、SW2の制御により、コイルC1、C3の電流方向は変更せず、導体W1、W3、W6、W8の通電方向も変更しないが、スイッチSW3〜SW6の制御により、コイルC2、C4の電流方向を変更し、これにより、導体W2、W4、W5、W7の通電方向を変更することになる。 That is, the field winding control circuit 30B does not change the current directions of the coils C1 and C3 and does not change the energizing directions of the conductors W1, W3, W6, and W8 by controlling the switches SW1 and SW2, but the switches SW3 to The control of SW6 changes the current directions of the coils C2 and C4, thereby changing the energizing directions of the conductors W2, W4, W5 and W7.

このような界磁巻線制御回路30Bを用いて、コイルC1〜C4の通電方向を、図6に示すように制御することで、回転子10C、10Dを極対数P0=4にしたり、極対数P1=1にしたりすることができる。 By controlling the energization directions of the coils C1 to C4 as shown in FIG. 6 by using such a field winding control circuit 30B, the rotors 10C and 10D can be set to the pole logarithm P0 = 4, or the pole pair number can be set. It is possible to set P1 = 1.

具体的には、回転子10C、10Dに対して、P0モード(P0=4)においては、導体W1〜W8が、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW6のオン又はオフを行って、コイルC1〜C4に電流を流すようにする。 Specifically, with respect to the rotors 10C and 10D, in the P0 mode (P0 = 4), the switches SW1 to so that the conductors W1 to W8 become + conductors and-conductors alternately between adjacent conductors. SW6 is turned on or off so that a current flows through the coils C1 to C4.

このようにすると、図7A、図8Aに示すように、導体W1は+導体、導体W2は−導体、導体W3は+導体、導体W4は−導体、導体W5は+導体、導体W6は−導体、導体W7は+導体、導体W8は−導体となる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1で内向き、ティースT2で外向き、ティースT3で内向き、ティースT4で外向き、ティースT5で内向き、ティースT6で外向き、ティースT7で内向き、ティースT8で外向きと、交互に内向き、外向きとなり、極対数P0=4の回転子10C、10Dとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 7A and 8A, the conductor W1 is a + conductor, the conductor W2 is a-conductor, the conductor W3 is a + conductor, the conductor W4 is a-conductor, the conductor W5 is a + conductor, and the conductor W6 is a-conductor. , Conductor W7 is a + conductor, and conductor W8 is a-conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at the teeth T1, outward at the teeth T2, inward at the teeth T3, outward at the teeth T4, inward at the teeth T5, and outward at the teeth T6. , Teeth T7 is inward, Teeth T8 is outward, and alternately inward and outward, and operates as rotors 10C and 10D having a pole pair number P0 = 4.

そして、回転子10C、10Dに対して、P1モード(P1=1)においては、j=P0/P1=4であるので、4個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW6のオン又はオフを行って、コイルC1〜C4に電流を流すようにする。 Then, for the rotors 10C and 10D, in the P1 mode (P1 = 1), j = P0 / P1 = 4, so that the four adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups are used as one conductor group. The switches SW1 to SW6 are turned on or off so that the switches SW1 to SW6 are alternately turned on and off so that a current flows through the coils C1 to C4.

このようにすると、図7B、図8Bに示すように、導体W1〜W8は、4個の隣り合う導体W1〜W4を+導体とする1つの導体グループとなり、4個の隣り合う導体W5〜W8を−導体とする1つの導体グループとなる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースT1で内向き、導体グループ間のティースT5で外向きとなる。つまり、導体グループ間のティースにおいて、交互に内向き、外向きとなり、極対数P1=1の回転子10C、10Dとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 7B and 8B, the conductors W1 to W8 become one conductor group having four adjacent conductors W1 to W4 as + conductors, and the four adjacent conductors W5 to W8 become one conductor group. Is one conductor group with-conductor. As a result, the magnetization direction (white arrow in the figure) is inward at the teeth T1 between the conductor groups and outward at the teeth T5 between the conductor groups. That is, in the teeth between the conductor groups, the rotors are alternately inward and outward, and operate as rotors 10C and 10D having a pole logarithm P1 = 1.

このように、本実施例のPC−WFSMは、m=8であり、P0=4、P1=1となり、切り換えることができる極対数が4と1になるので、「4:1 PC−WFSM」と呼ぶ。 As described above, the PC-WFSM of this embodiment has m = 8, P0 = 4, P1 = 1, and the number of pole pairs that can be switched is 4 and 1, so that “4: 1 PC-WFSM”. Called.

以上のことを整理したものが図6である。なお、スロットS1〜S8には各々導体W1〜W8が配置されているが、図6においては、導体W1〜W8の記載を省略する。また、これらの導体の通電方向は、+導体、−導体の符号である+−で表している。 FIG. 6 summarizes the above. Although conductors W1 to W8 are arranged in slots S1 to S8, the description of conductors W1 to W8 is omitted in FIG. Further, the energizing direction of these conductors is represented by +-, which is a sign of + conductor and-conductor.

図6に示すように、極対数P0=4のときの各スロットS1〜S8の各導体W1〜W8の通電方向は、スロットS1(導体W1)→スロットS8(導体W8)の順に、「+−+−+−+−」となる。また、極対数P1=1のときの各スロットS1〜S8の各導体W1〜W8の通電方向は、上記の順に、「++++−−−−」となる。 As shown in FIG. 6, when the number of pole pairs P0 = 4, the conducting directions of the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 are "+-" in the order of slot S1 (conductor W1) → slot S8 (conductor W8). +-+-+-". Further, when the number of pole pairs P1 = 1, the energizing directions of the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 are "++++ ---" in the above order.

そして、各スロットS1〜S8の各導体W1〜W8における極対数P0=4からP1=1への通電方向変化のパターンは、スロットS1、S3の導体W1、W3が「+→+」であり(パターン1a)、スロットS6、S8の導体W6、W8が「−→−」であり(パターン1b)、スロットS2、S4の導体W2、W4が「−→+」であり(パターン2a)、スロットS5、S7の導体W5、W7が「+→−」である(パターン2b)。ここでも、極数切換による通電方向変化のパターンについては、変化しないものに同じ番号をつけ、また、同じパターンで変化するものに同じ番号をつけ、更に、同じ番号内のあるパターンにaをつけ、あるパターンと+−が逆になるパターンにbをつけて表している。 The pattern of the change in the current-carrying direction from the number of pole pairs P0 = 4 to P1 = 1 in the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 is that the conductors W1 and W3 of the slots S1 and S3 are "+ → +" ( Pattern 1a), conductors W6 and W8 of slots S6 and S8 are "-→-" (pattern 1b), conductors W2 and W4 of slots S2 and S4 are "-→ +" (pattern 2a), and slot S5. , S7 conductors W5 and W7 are “+ → −” (pattern 2b). Again, regarding the pattern of change in the energization direction due to the number of poles switching, the same number is assigned to those that do not change, the same number is assigned to those that change with the same pattern, and a is assigned to a certain pattern within the same number. , A pattern in which +-is reversed from a certain pattern is indicated by adding b.

図6に示した通電方向変化のパターンから分かるように、+−が互いに逆になるパターンの導体同士を組み合わせて、1つのコイルを動作させている。具体的には、コイルパターン1においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W6を組み合わせ、コイルC2はパターン2aとなる導体W2とパターン2bとなる導体W5を組み合わせ、コイルC3はパターン1aとなる導体W3とパターン1bとなる導体W8を組み合わせ、コイルC4はパターン2aとなる導体W4とパターン2bとなる導体W7を組み合わせて、動作させている。 As can be seen from the pattern of the change in the energization direction shown in FIG. 6, one coil is operated by combining conductors having a pattern in which + and − are opposite to each other. Specifically, in the coil pattern 1, the coil C1 combines the conductor W1 as the pattern 1a and the conductor W6 as the pattern 1b, and the coil C2 combines the conductor W2 as the pattern 2a and the conductor W5 as the pattern 2b. The C3 is operated by combining the conductor W3 which is the pattern 1a and the conductor W8 which is the pattern 1b, and the coil C4 is operated by combining the conductor W4 which is the pattern 2a and the conductor W7 which is the pattern 2b.

また、コイルパターン2においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W8を組み合わせ、コイルC2はパターン2aとなる導体W2とパターン2bとなる導体W7を組み合わせ、コイルC3はパターン1aとなる導体W3とパターン1bとなる導体W6を組み合わせ、コイルC4はパターン2aとなる導体W4とパターン2bとなる導体W5を組み合わせて、動作させている。 Further, in the coil pattern 2, the coil C1 is a combination of the conductor W1 which is the pattern 1a and the conductor W8 which is the pattern 1b, the coil C2 is a combination of the conductor W2 which is the pattern 2a and the conductor W7 which is the pattern 2b, and the coil C3 is a pattern. The conductor W3 as the pattern 1a and the conductor W6 as the pattern 1b are combined, and the coil C4 is operated by combining the conductor W4 as the pattern 2a and the conductor W5 as the pattern 2b.

以上説明したように、回転子10C、10Dにおいて、所定のコイル(導体)の通電方向を切り換えることにより、極対数4、極対数1への極数切換を行うことができる。また、実施例1で説明したように、可変磁束モータとすることもできる。また、PMSMと比較して、実施例1で説明した特長を有することになる。 As described above, in the rotors 10C and 10D, the number of poles can be switched to 4 pole pairs and 1 pole pair by switching the energizing direction of a predetermined coil (conductor). Further, as described in the first embodiment, the variable magnetic flux motor may be used. In addition, it will have the features described in Example 1 as compared with PMSM.

[実施例3]
本実施例のPC−WFSMについて、図10〜図12Bを参照して説明を行う。本実施例のPC−WFSMは、図11A〜図12Bに示すように、回転子10E、10Fが、上述した回転子鉄心11Bを有し、回転子10Eと回転子10Fとでは、コイルパターンが異なっており、界磁巻線となるコイルC1〜C4の配置位置が異なっている。また、実施例2に示した回転子10C、10Dとも、界磁巻線となるコイルC1〜C4の配置位置が異なっている。
[Example 3]
The PC-WFSM of this embodiment will be described with reference to FIGS. 10 to 12B. In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIGS. 11A to 12B, the rotors 10E and 10F have the rotor core 11B described above, and the coil patterns are different between the rotor 10E and the rotor 10F. The arrangement positions of the coils C1 to C4, which are field windings, are different. Further, the rotors 10C and 10D shown in the second embodiment also have different arrangement positions of the coils C1 to C4 which are field windings.

具体的には、図11A及び図11Bは、図10に示すコイルパターン1を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS2に配置された導体W2を接続して構成され、コイルC2がスロットS3に配置された導体W3とスロットS4に配置された導体W4を接続して構成され、コイルC3がスロットS5に配置された導体W5とスロットS6に配置された導体W6を接続して構成され、コイルC4がスロットS7に配置された導体W7とスロットS8に配置された導体W8を接続して構成されている。 Specifically, FIGS. 11A and 11B show the coil pattern 1 shown in FIG. 10, and the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W2 arranged in the slot S2. , The coil C2 is configured by connecting the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W4 arranged in the slot S4, and the coil C3 connects the conductor W5 arranged in the slot S5 and the conductor W6 arranged in the slot S6. The coil C4 is configured by connecting the conductor W7 arranged in the slot S7 and the conductor W8 arranged in the slot S8.

また、図12A及び図12Bは、図10に示すコイルパターン2を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS6に配置された導体W6を接続して構成され、コイルC2がスロットS3に配置された導体W3とスロットS8に配置された導体W8を接続して構成され、コイルC3がスロットS2に配置された導体W2とスロットS5に配置された導体W5を接続して構成され、コイルC4がスロットS4に配置された導体W4とスロットS7に配置された導体W7を接続して構成されている。 Further, FIGS. 12A and 12B show the coil pattern 2 shown in FIG. 10, wherein the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W6 arranged in the slot S6, and the coil C2. Is configured by connecting the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W8 arranged in the slot S8, and the coil C3 is configured by connecting the conductor W2 arranged in the slot S2 and the conductor W5 arranged in the slot S5. The coil C4 is configured by connecting the conductor W4 arranged in the slot S4 and the conductor W7 arranged in the slot S7.

そして、図11A及び図11Bに示したコイルC1〜C4と図12A及び図12Bに示したコイルC1〜C4は、共に、図9に示した界磁巻線制御回路30Bにより、それらの通電方向が制御される。なお、界磁巻線制御回路30Bについては、実施例2で説明した通りであるので、ここでは、その説明は省略する。但し、本実施例では、コイルC1〜C4を構成する導体W1〜W8の接続が実施例2とは相違するので、スイッチSW1〜SW6の制御により、導体W1、W2、W5、W6の通電方向は変更しないが、導体W3、W4、W7、W8の通電方向は変更することになる。 The coils C1 to C4 shown in FIGS. 11A and 11B and the coils C1 to C4 shown in FIGS. 12A and 12B are both energized by the field winding control circuit 30B shown in FIG. Be controlled. Since the field winding control circuit 30B is as described in the second embodiment, the description thereof will be omitted here. However, in this embodiment, the connections of the conductors W1 to W8 constituting the coils C1 to C4 are different from those of the second embodiment. Therefore, by controlling the switches SW1 to SW6, the conducting directions of the conductors W1, W2, W5, and W6 are changed. Although not changed, the energizing directions of the conductors W3, W4, W7, and W8 will be changed.

そして、図9に示した界磁巻線制御回路30Bを用いて、コイルC1〜C4の通電方向を、図10に示すように制御することで、回転子10E、10Fを極対数P0=4にしたり、極対数P1=2にしたりすることができる。 Then, by using the field winding control circuit 30B shown in FIG. 9 to control the energization directions of the coils C1 to C4 as shown in FIG. 10, the rotors 10E and 10F are set to the pole logarithm P0 = 4. Or, the pole logarithm P1 = 2 can be set.

具体的には、回転子10E、10Fに対して、P0モード(P0=4)においては、導体W1〜W8が、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW6のオン又はオフを行って、コイルC1〜C4に電流を流すようにする。 Specifically, for the rotors 10E and 10F, in the P0 mode (P0 = 4), the switches SW1 to so that the conductors W1 to W8 become + conductors and-conductors alternately between adjacent conductors. SW6 is turned on or off so that a current flows through the coils C1 to C4.

このようにすると、図11A、図12Aに示すように、導体W1は+導体、導体W2は−導体、導体W3は+導体、導体W4は−導体、導体W5は+導体、導体W6は−導体、導体W7は+導体、導体W8は−導体となる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1で内向き、ティースT2で外向き、ティースT3で内向き、ティースT4で外向き、ティースT5で内向き、ティースT6で外向き、ティースT7で内向き、ティースT8で外向きと、交互に内向き、外向きとなり、極対数P0=4の回転子10E、10Fとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 11A and 12A, the conductor W1 is a + conductor, the conductor W2 is a-conductor, the conductor W3 is a + conductor, the conductor W4 is a-conductor, the conductor W5 is a + conductor, and the conductor W6 is a-conductor. , Conductor W7 is a + conductor, and conductor W8 is a-conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at the teeth T1, outward at the teeth T2, inward at the teeth T3, outward at the teeth T4, inward at the teeth T5, and outward at the teeth T6. , Teeth T7 is inward, Teeth T8 is outward, and alternately inward and outward, and operates as rotors 10E and 10F having a pole pair number P0 = 4.

そして、回転子10E、10Fに対して、P1モード(P1=2)においては、j=P0/P1=2であるので、2個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW6のオン又はオフを行って、コイルC1〜C4に電流を流すようにする。 Then, with respect to the rotors 10E and 10F, in the P1 mode (P1 = 2), j = P0 / P1 = 2, so that two adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups are used as one conductor group. The switches SW1 to SW6 are turned on or off so that the switches SW1 to SW6 are alternately turned on and off so that a current flows through the coils C1 to C4.

このようにすると、図11B、図12Bに示すように、導体W1〜W8は、2個の隣り合う導体W8、W1を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W2、W3を−導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W4、W5を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W6、W7を−導体とする1つの導体グループとなる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースT2で外向き、導体グループ間のティースT4で内向き、導体グループ間のティースT6で外向き、導体グループ間のティースT8で内向きとなる。つまり、導体グループ間のティースにおいて、交互に外向き、内向きとなり、極対数P1=2の回転子10E、10Fとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 11B and 12B, the conductors W1 to W8 become one conductor group having two adjacent conductors W8 and W1 as + conductors, and the two adjacent conductors W2 and W3 Is a conductor group with −conductors, and 2 adjacent conductors W4 and W5 are 1 conductor groups with + conductors, and 2 adjacent conductors W6 and W7 are 1 conductor groups with −conductors. Become. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are outward with the teeth T2 between the conductor groups, inward with the teeth T4 between the conductor groups, outward with the teeth T6 between the conductor groups, and the teeth between the conductor groups. It turns inward at T8. That is, in the teeth between the conductor groups, the rotors are alternately outward and inward, and operate as rotors 10E and 10F having a pole logarithm P1 = 2.

このように、本実施例のPC−WFSMは、m=8であり、P0=4、P1=2となり、切り換えることができる極対数が4と2になるので、「4:2 PC−WFSM」と呼ぶ。 As described above, the PC-WFSM of this embodiment has m = 8, P0 = 4, P1 = 2, and the number of pole pairs that can be switched is 4 and 2, so that “4: 2 PC-WFSM” Called.

以上のことを整理したものが図10である。なお、スロットS1〜S8には各々導体W1〜W8が配置されているが、図10においては、導体W1〜W8の記載を省略する。また、これらの導体の通電方向は、+導体、−導体の符号である+−で表している。 FIG. 10 summarizes the above. Although conductors W1 to W8 are arranged in slots S1 to S8, the description of conductors W1 to W8 is omitted in FIG. Further, the energizing direction of these conductors is represented by +-, which is a sign of + conductor and-conductor.

図10に示すように、極対数P0=4のときの各スロットS1〜S8の各導体W1〜W8の通電方向は、スロットS1(導体W1)→スロットS8(導体W8)の順に、「+−+−+−+−」となる。また、極対数P1=2のときの各スロットS1〜S8の各導体W1〜W8の通電方向は、上記の順に、「+−−++−−+」となる。 As shown in FIG. 10, when the number of pole pairs P0 = 4, the conducting directions of the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 are "+-" in the order of slot S1 (conductor W1) → slot S8 (conductor W8). +-+-+-". Further, when the number of pole pairs P1 = 2, the energizing directions of the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 are “+ −− ++ −− +” in the above order.

そして、各スロットS1〜S8の各導体W1〜W8における極対数P0=4からP1=2への通電方向変化のパターンは、スロットS1、S5の導体W1、W5が「+→+」であり(パターン1a)、スロットS2、S6の導体W2、W6が「−→−」であり(パターン1b)、スロットS3、S7の導体W3、W7が「+→−」であり(パターン2a)であり、スロットS4、S8の導体W4、W8が「−→+」である(パターン2b)。ここでも、極数切換による通電方向変化のパターンについては、変化しないものに同じ番号をつけ、また、同じパターンで変化するものに同じ番号をつけ、更に、同じ番号内のあるパターンにaをつけ、あるパターンと+−が逆になるパターンにbをつけて表している。 The pattern of the change in the energizing direction from the number of pole pairs P0 = 4 to P1 = 2 in the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 is that the conductors W1 and W5 of the slots S1 and S5 are "+ → +" ( Pattern 1a), conductors W2 and W6 of slots S2 and S6 are "-→-" (pattern 1b), and conductors W3 and W7 of slots S3 and S7 are "+ →-" (pattern 2a). The conductors W4 and W8 of the slots S4 and S8 are “− → +” (pattern 2b). Again, regarding the pattern of change in the energization direction due to the number of poles switching, the same number is assigned to those that do not change, the same number is assigned to those that change with the same pattern, and a is assigned to a certain pattern within the same number. , A pattern in which +-is reversed from a certain pattern is indicated by adding b.

図10に示した通電方向変化のパターンから分かるように、+−が互いに逆になるパターンの導体同士を組み合わせて、1つのコイルを動作させている。具体的には、コイルパターン1においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W2を組み合わせ、コイルC2はパターン2aとなる導体W3とパターン2bとなる導体W4を組み合わせ、コイルC3はパターン1aとなる導体W5とパターン1bとなる導体W6を組み合わせ、コイルC4はパターン2aとなる導体W7とパターン2bとなる導体W8を組み合わせて、動作させている。 As can be seen from the pattern of the change in the energization direction shown in FIG. 10, one coil is operated by combining conductors having a pattern in which + and − are opposite to each other. Specifically, in the coil pattern 1, the coil C1 is a combination of the conductor W1 which is the pattern 1a and the conductor W2 which is the pattern 1b, and the coil C2 is a combination of the conductor W3 which is the pattern 2a and the conductor W4 which is the pattern 2b. C3 is operated by combining the conductor W5 which is the pattern 1a and the conductor W6 which is the pattern 1b, and the coil C4 is operating by combining the conductor W7 which is the pattern 2a and the conductor W8 which is the pattern 2b.

また、コイルパターン2においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W6を組み合わせ、コイルC2はパターン2aとなる導体W3とパターン2bとなる導体W8を組み合わせ、コイルC3はパターン1aとなる導体W5とパターン1bとなる導体W2を組み合わせ、コイルC4はパターン2aとなる導体W7とパターン2bとなる導体W4を組み合わせて、動作させている。 Further, in the coil pattern 2, the coil C1 is a combination of the conductor W1 which is the pattern 1a and the conductor W6 which is the pattern 1b, the coil C2 is a combination of the conductor W3 which is the pattern 2a and the conductor W8 which is the pattern 2b, and the coil C3 is a pattern. The conductor W5 as the pattern 1a and the conductor W2 as the pattern 1b are combined, and the coil C4 is operated by combining the conductor W7 as the pattern 2a and the conductor W4 as the pattern 2b.

以上説明したように、回転子10E、10Fにおいて、所定のコイル(導体)の通電方向を切り換えることにより、極対数4、極対数2への極数切換を行うことができる。また、実施例1で説明したように、可変磁束モータとすることもできる。また、PMSMと比較して、実施例1で説明した特長を有することになる。 As described above, in the rotors 10E and 10F, the number of poles can be switched between the number of pole pairs and the number of pole pairs by switching the energization direction of a predetermined coil (conductor). Further, as described in the first embodiment, the variable magnetic flux motor may be used. In addition, it will have the features described in Example 1 as compared with PMSM.

[実施例4]
本実施例のPC−WFSMについて、図13〜図15Bを参照して説明を行う。本実施例のPC−WFSMは、図14A〜図15Bに示すように、回転子10G、10Hが、上述した回転子鉄心11Bを有し、回転子10Gと回転子10Hとでは、コイルパターンが異なっており、界磁巻線となるコイルC1〜C4の配置位置が異なっている。また、実施例2に示した回転子10C、10Dや実施例3に示した回転子10E、10Fとも、界磁巻線となるコイルC1〜C4の配置位置が異なっている。
[Example 4]
The PC-WFSM of this embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 15B. In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIGS. 14A to 15B, the rotors 10G and 10H have the rotor core 11B described above, and the coil patterns are different between the rotor 10G and the rotor 10H. The arrangement positions of the coils C1 to C4, which are field windings, are different. Further, the positions of the coils C1 to C4 to be the field windings are different from those of the rotors 10C and 10D shown in the second embodiment and the rotors 10E and 10F shown in the third embodiment.

具体的には、図14A及び図14Bは、図13に示すコイルパターン1を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS8に配置された導体W8を接続して構成され、コイルC2がスロットS2に配置された導体W2とスロットS7に配置された導体W7を接続して構成され、コイルC3がスロットS4に配置された導体W4とスロットS5に配置された導体W5を接続して構成され、コイルC4がスロットS3に配置された導体W3とスロットS6に配置された導体W6を接続して構成されている。 Specifically, FIGS. 14A and 14B show the coil pattern 1 shown in FIG. 13, and the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W8 arranged in the slot S8. , The coil C2 is configured by connecting the conductor W2 arranged in the slot S2 and the conductor W7 arranged in the slot S7, and the coil C3 connects the conductor W4 arranged in the slot S4 and the conductor W5 arranged in the slot S5. The coil C4 is configured by connecting the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W6 arranged in the slot S6.

また、図15A及び図15Bは、図13に示すコイルパターン2を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS4に配置された導体W4を接続して構成され、コイルC2がスロットS2に配置された導体W2とスロットS3に配置された導体W3を接続して構成され、コイルC3がスロットS5に配置された導体W5とスロットS8に配置された導体W8を接続して構成され、コイルC4がスロットS6に配置された導体W6とスロットS7に配置された導体W7を接続して構成されている。 Further, FIGS. 15A and 15B show the coil pattern 2 shown in FIG. 13, wherein the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W4 arranged in the slot S4, and the coil C2. Is configured by connecting the conductor W2 arranged in the slot S2 and the conductor W3 arranged in the slot S3, and the coil C3 is configured by connecting the conductor W5 arranged in the slot S5 and the conductor W8 arranged in the slot S8. The coil C4 is configured by connecting the conductor W6 arranged in the slot S6 and the conductor W7 arranged in the slot S7.

そして、図14A及び図14Bに示したコイルC1〜C4と図15A及び図15Bに示したコイルC1〜C4は、共に、図9に示した界磁巻線制御回路30Bにより、それらの通電方向が制御される。なお、界磁巻線制御回路30Bについては、実施例2で説明した通りであるので、ここでも、その説明は省略する。但し、本実施例では、コイルC1〜C4を構成する導体W1〜W8の接続が実施例2とは相違するので、スイッチSW1〜SW6の制御により、導体W1、W4、W5、W8の通電方向は変更しないが、導体W2、W3、W6、W7の通電方向は変更することになる。 The coils C1 to C4 shown in FIGS. 14A and 14B and the coils C1 to C4 shown in FIGS. 15A and 15B are both energized by the field winding control circuit 30B shown in FIG. Be controlled. Since the field winding control circuit 30B is as described in the second embodiment, the description thereof will be omitted here as well. However, in this embodiment, the connections of the conductors W1 to W8 constituting the coils C1 to C4 are different from those of the second embodiment. Therefore, by controlling the switches SW1 to SW6, the energizing directions of the conductors W1, W4, W5 and W8 are changed. Although not changed, the energizing directions of the conductors W2, W3, W6, and W7 will be changed.

そして、図9に示した界磁巻線制御回路30Bを用いて、コイルC1〜C4の通電方向を、図13に示すように制御することで、回転子10G、10Hを極対数P0=4にしたり、極対数P1=2にしたりすることができる。 Then, by using the field winding control circuit 30B shown in FIG. 9 to control the energization directions of the coils C1 to C4 as shown in FIG. 13, the rotors 10G and 10H are set to the pole logarithm P0 = 4. Or, the pole logarithm P1 = 2 can be set.

具体的には、回転子10G、10Hに対して、P0モード(P0=4)においては、導体W1〜W8が、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW6のオン又はオフを行って、コイルC1〜C4に電流を流すようにする。 Specifically, for the rotors 10G and 10H, in the P0 mode (P0 = 4), the switches SW1 to so that the conductors W1 to W8 become + conductors and-conductors alternately between adjacent conductors. SW6 is turned on or off so that a current flows through the coils C1 to C4.

このようにすると、図14A、図15Aに示すように、導体W1は+導体、導体W2は−導体、導体W3は+導体、導体W4は−導体、導体W5は+導体、導体W6は−導体、導体W7は+導体、導体W8は−導体となる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1で内向き、ティースT2で外向き、ティースT3で内向き、ティースT4で外向き、ティースT5で内向き、ティースT6で外向き、ティースT7で内向き、ティースT8で外向きと、交互に内向き、外向きとなり、極対数P0=4の回転子10G、10Hとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 14A and 15A, the conductor W1 is a + conductor, the conductor W2 is a-conductor, the conductor W3 is a + conductor, the conductor W4 is a-conductor, the conductor W5 is a + conductor, and the conductor W6 is a-conductor. , Conductor W7 is a + conductor, and conductor W8 is a-conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at the teeth T1, outward at the teeth T2, inward at the teeth T3, outward at the teeth T4, inward at the teeth T5, and outward at the teeth T6. , Teeth T7 is inward, Teeth T8 is outward, and alternately inward and outward, and operates as rotors 10G and 10H with a pole pair number P0 = 4.

そして、回転子10G、10Hに対して、P1モード(P1=2)においては、j=P0/P1=2であるので、2個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW6のオン又はオフを行って、コイルC1〜C4に電流を流すようにする。 Then, for the rotors 10G and 10H, in the P1 mode (P1 = 2), j = P0 / P1 = 2, so that two adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups are used as one conductor group. The switches SW1 to SW6 are turned on or off so that the switches SW1 to SW6 are alternately turned on and off so that a current flows through the coils C1 to C4.

このようにすると、図14B、図15Bに示すように、導体W1〜W8は、2個の隣り合う導体W1、W2を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W3、W4を−導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W5、W6を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W7、W8を−導体とする1つの導体グループとなる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースT1で内向き、導体グループ間のティースT3で外向き、導体グループ間のティースT5で内向き、導体グループ間のティースT7で外向きとなる。つまり、導体グループ間のティースにおいて、交互に内向き、外向きとなり、極対数P1=2の回転子10G、10Hとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 14B and 15B, the conductors W1 to W8 become one conductor group in which two adjacent conductors W1 and W2 are + conductors, and the two adjacent conductors W3 and W4 are formed. Is a conductor group with −conductors, and 2 adjacent conductors W5 and W6 are 1 conductor groups with + conductors, and 2 adjacent conductors W7 and W8 are 1 conductor groups with −conductors. Become. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward with the teeth T1 between the conductor groups, outward with the teeth T3 between the conductor groups, inward with the teeth T5 between the conductor groups, and the teeth between the conductor groups. It turns outward at T7. That is, in the teeth between the conductor groups, the rotors are alternately inward and outward, and operate as rotors 10G and 10H having a pole logarithm P1 = 2.

このように、本実施例のPC−WFSMは、m=8であり、P0=4、P1=2となり、切り換えることができる極対数が4と2になるので、「4:2 PC−WFSM」と呼ぶ。 As described above, the PC-WFSM of this embodiment has m = 8, P0 = 4, P1 = 2, and the number of pole pairs that can be switched is 4 and 2, so that “4: 2 PC-WFSM” Called.

以上のことを整理したものが図13である。なお、スロットS1〜S8には各々導体W1〜W8が配置されているが、図13においては、導体W1〜W8の記載を省略する。また、これらの導体の通電方向は、+導体、−導体の符号である+−で表している。 FIG. 13 summarizes the above. Although conductors W1 to W8 are arranged in slots S1 to S8, the description of conductors W1 to W8 is omitted in FIG. Further, the energizing direction of these conductors is represented by +-, which is a sign of + conductor and-conductor.

図13に示すように、極対数P0=4のときの各スロットS1〜S8の各導体W1〜W8の通電方向は、スロットS1(導体W1)→スロットS8(導体W8)の順に、「+−+−+−+−」となる。また、極対数P1=2のときの各スロットS1〜S8の各導体W1〜W8の通電方向は、上記の順に、「++−−++−−」となる。 As shown in FIG. 13, when the number of pole pairs P0 = 4, the conducting directions of the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 are "+-" in the order of slot S1 (conductor W1) → slot S8 (conductor W8). +-+-+-". Further, when the number of pole pairs P1 = 2, the energizing directions of the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 are "++-++-" in the above order.

そして、各スロットS1〜S8の各導体W1〜W8における極対数P0=4からP1=2への通電方向変化のパターンは、スロットS1、S5の導体W1、W5が「+→+」であり(パターン1a)、スロットS4、S8の導体W4、W8が「−→−」であり(パターン1b)、スロットS2、S6の導体W2、W6が「−→+」であり(パターン2a)であり、スロットS3、S7の導体W3、W7が「+→−」である(パターン2b)。ここでも、極数切換による通電方向変化のパターンについては、変化しないものに同じ番号をつけ、また、同じパターンで変化するものに同じ番号をつけ、更に、同じ番号内のあるパターンにaをつけ、あるパターンと+−が逆になるパターンにbをつけて表している。 The pattern of the change in the energizing direction from the number of pole pairs P0 = 4 to P1 = 2 in the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 is that the conductors W1 and W5 of the slots S1 and S5 are "+ → +" ( Pattern 1a), conductors W4 and W8 of slots S4 and S8 are "-→-" (pattern 1b), and conductors W2 and W6 of slots S2 and S6 are "-→ +" (pattern 2a). The conductors W3 and W7 of the slots S3 and S7 are "+ →-" (pattern 2b). Again, regarding the pattern of change in the energization direction due to the number of poles switching, the same number is assigned to those that do not change, the same number is assigned to those that change with the same pattern, and a is assigned to a certain pattern within the same number. , A pattern in which +-is reversed from a certain pattern is indicated by adding b.

図13に示した通電方向変化のパターンから分かるように、+−が互いに逆になるパターンの導体同士を組み合わせて、1つのコイルを動作させている。具体的には、コイルパターン1においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W8を組み合わせ、コイルC2はパターン2aとなる導体W2とパターン2bとなる導体W7を組み合わせ、コイルC3はパターン1aとなる導体W5とパターン1bとなる導体W4を組み合わせ、コイルC4はパターン2aとなる導体W6とパターン2bとなる導体W3を組み合わせて、動作させている。 As can be seen from the pattern of the change in the energization direction shown in FIG. 13, one coil is operated by combining conductors having a pattern in which + and − are opposite to each other. Specifically, in the coil pattern 1, the coil C1 combines the conductor W1 as the pattern 1a and the conductor W8 as the pattern 1b, and the coil C2 combines the conductor W2 as the pattern 2a and the conductor W7 as the pattern 2b. C3 is operated by combining the conductor W5 which is the pattern 1a and the conductor W4 which is the pattern 1b, and the coil C4 is operating by combining the conductor W6 which is the pattern 2a and the conductor W3 which is the pattern 2b.

また、コイルパターン2においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W4を組み合わせ、コイルC2はパターン2aとなる導体W2とパターン2bとなる導体W3を組み合わせ、コイルC3はパターン1aとなる導体W5とパターン1bとなる導体W8を組み合わせ、コイルC4はパターン2aとなる導体W6とパターン2bとなる導体W7を組み合わせて、動作させている。 Further, in the coil pattern 2, the coil C1 is a combination of the conductor W1 which is the pattern 1a and the conductor W4 which is the pattern 1b, the coil C2 is a combination of the conductor W2 which is the pattern 2a and the conductor W3 which is the pattern 2b, and the coil C3 is a pattern. The conductor W5 as the pattern 1a and the conductor W8 as the pattern 1b are combined, and the coil C4 is operated by combining the conductor W6 as the pattern 2a and the conductor W7 as the pattern 2b.

以上説明したように、回転子10G、10Hにおいて、所定のコイル(導体)の通電方向を切り換えることにより、極対数4、極対数2への極数切換を行うことができる。また、実施例1で説明したように、可変磁束モータとすることもできる。また、PMSMと比較して、実施例1で説明した特長を有することになる。 As described above, in the rotors 10G and 10H, the number of poles can be switched between the number of pole pairs and the number of pole pairs by switching the energization direction of a predetermined coil (conductor). Further, as described in the first embodiment, the variable magnetic flux motor may be used. In addition, it will have the features described in Example 1 as compared with PMSM.

[実施例5]
本実施例のPC−WFSMについて、図16〜図19を参照して説明を行う。本実施例のPC−WFSMは、図17A〜図18Cに示すように、回転子10I、10Jが12個の突極を有する回転子鉄心11Cを有しており、回転子鉄心11Cが突設した12個のティースT1〜T12と凹設した12個のスロットS1〜S12を有している。このように、回転子10Iと回転子10Jとでは、回転子鉄心11Cの形状は同じである。一方で、回転子10Iと回転子10Jとでは、コイルパターンが異なっており、界磁巻線となるコイルC1〜C6の配置位置が異なっている。
[Example 5]
The PC-WFSM of this embodiment will be described with reference to FIGS. 16 to 19. As shown in FIGS. 17A to 18C, the PC-WFSM of this embodiment has a rotor core 11C in which the rotors 10I and 10J have 12 salient poles, and the rotor core 11C is provided. It has 12 teeth T1 to T12 and 12 recessed slots S1 to S12. As described above, the rotor 10I and the rotor 10J have the same shape of the rotor core 11C. On the other hand, the rotor 10I and the rotor 10J have different coil patterns, and the arrangement positions of the coils C1 to C6 serving as field windings are different.

具体的には、図17A〜図17Cは、図16に示すコイルパターン1を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS12に配置された導体W12を接続して構成され、コイルC2がスロットS4に配置された導体W4とスロットS9に配置された導体W9を接続して構成され、コイルC3がスロットS2に配置された導体W2とスロットS11に配置された導体W11を接続して構成され、コイルC4がスロットS3に配置された導体W3とスロットS10に配置された導体W10を接続して構成され、コイルC5がスロットS5に配置された導体W5とスロットS8に配置された導体W8を接続して構成され、コイルC6がスロットS6に配置された導体W6とスロットS7に配置された導体W7を接続して構成されている。 Specifically, FIGS. 17A to 17C show the coil pattern 1 shown in FIG. 16, and the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W12 arranged in the slot S12. , Coil C2 is configured by connecting conductor W4 arranged in slot S4 and conductor W9 arranged in slot S9, and coil C3 connects conductor W2 arranged in slot S2 and conductor W11 arranged in slot S11. The coil C4 is configured by connecting the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W10 arranged in the slot S10, and the coil C5 is arranged in the conductor W5 and the slot S8 arranged in the slot S5. It is configured by connecting the conductor W8, and the coil C6 is configured by connecting the conductor W6 arranged in the slot S6 and the conductor W7 arranged in the slot S7.

また、図18A〜図18Cは、図16に示すコイルパターン2を示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS4に配置された導体W4を接続して構成され、コイルC2がスロットS9に配置された導体W9とスロットS12に配置された導体W12を接続して構成され、コイルC3がスロットS2に配置された導体W2とスロットS11に配置された導体W11を接続して構成され、コイルC4がスロットS3に配置された導体W3とスロットS6に配置された導体W6を接続して構成され、コイルC5がスロットS7に配置された導体W7とスロットS10に配置された導体W10を接続して構成され、コイルC6がスロットS5に配置された導体W5とスロットS8に配置された導体W8を接続して構成されている。 18A to 18C show the coil pattern 2 shown in FIG. 16, wherein the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W4 arranged in the slot S4, and the coil C2. Is configured by connecting the conductor W9 arranged in the slot S9 and the conductor W12 arranged in the slot S12, and the coil C3 is configured by connecting the conductor W2 arranged in the slot S2 and the conductor W11 arranged in the slot S11. The coil C4 is formed by connecting the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W6 arranged in the slot S6, and the coil C5 connects the conductor W7 arranged in the slot S7 and the conductor W10 arranged in the slot S10. It is configured by connecting, and the coil C6 is configured by connecting the conductor W5 arranged in the slot S5 and the conductor W8 arranged in the slot S8.

そして、図17A〜図17Cに示したコイルC1〜C6と図18A〜図18Cに示したコイルC1〜C6は、共に、図19に示す界磁巻線制御回路30Cにより、それらの通電方向が制御される。この界磁巻線制御回路30Cは、コイルC1〜C6の電源となる直流電源Pと、直流電源Pの両極に接続されたキャパシタCと、コイルC1〜C6の通電方向を制御するスイッチSW1〜SW20とを有している。 The coil C1 to C6 shown in FIGS. 17A to 17C and the coils C1 to C6 shown in FIGS. 18A to 18C are both controlled in the energization direction by the field winding control circuit 30C shown in FIG. Will be done. The field winding control circuit 30C includes a DC power supply P that serves as a power source for the coils C1 to C6, a capacitor C connected to both poles of the DC power supply P, and switches SW1 to SW20 that control the energization direction of the coils C1 to C6. And have.

ここで、スイッチSW1は、直流電源Pの正極側とコイルC1の一端との間をスイッチングし、スイッチSW2は、直流電源Pの負極側とコイルC1の他端との間をスイッチングし、スイッチSW3は、直流電源Pの正極側とコイルC2の一端との間をスイッチングし、スイッチSW4は、直流電源Pの負極側とコイルC2の他端との間をスイッチングするように構成されている。また、スイッチSW5は、直流電源Pの正極側とコイルC3の一端との間をスイッチングし、スイッチSW6は、直流電源Pの正極側とコイルC3の他端との間をスイッチングし、スイッチSW7は、直流電源Pの負極側とコイルC3の一端との間をスイッチングし、スイッチSW8は、直流電源Pの負極側とコイルC3の他端との間をスイッチングするように構成されている。 Here, the switch SW1 switches between the positive side of the DC power supply P and one end of the coil C1, and the switch SW2 switches between the negative side of the DC power supply P and the other end of the coil C1. Is configured to switch between the positive side of the DC power supply P and one end of the coil C2, and the switch SW4 is configured to switch between the negative side of the DC power supply P and the other end of the coil C2. Further, the switch SW5 switches between the positive side of the DC power supply P and one end of the coil C3, the switch SW6 switches between the positive side of the DC power supply P and the other end of the coil C3, and the switch SW7 The switch SW8 is configured to switch between the negative side of the DC power supply P and one end of the coil C3, and the switch SW8 switches between the negative side of the DC power supply P and the other end of the coil C3.

なお、図19では、コイルC4、C5及びスイッチSW9〜SW16の図示を省略しているが、コイルC4に対するスイッチSW9〜SW12、コイルC5に対するスイッチSW13〜SW16は、各々、コイルC3に対するスイッチSW5〜SW8と同様に構成されている。また、コイルC6に対するスイッチSW17〜SW20も、図19に示すように、コイルC3に対するスイッチSW5〜SW8と同様に構成されている。 Although the coils C4 and C5 and the switches SW9 to SW16 are not shown in FIG. 19, the switches SW9 to SW12 for the coil C4 and the switches SW13 to SW16 for the coil C5 are switches SW5 to SW8 for the coil C3, respectively. It is configured in the same way as. Further, the switches SW17 to SW20 for the coil C6 are also configured in the same manner as the switches SW5 to SW8 for the coil C3, as shown in FIG.

つまり、界磁巻線制御回路30Cは、スイッチSW1〜SW4の制御により、コイルC1、C2の電流方向は変更せず、導体W1、W4、W9、W12の通電方向も変更しないが、スイッチSW5〜SW20の制御により、コイルC3〜C6の電流方向を変更し、これにより、導体W2、W3、W5、W6、W7、W8、W10、W11の通電方向を変更することになる。 That is, the field winding control circuit 30C does not change the current directions of the coils C1 and C2 and does not change the energizing directions of the conductors W1, W4, W9, and W12 by controlling the switches SW1 to SW4, but the switches SW5 to 5 By controlling the SW20, the current directions of the coils C3 to C6 are changed, and thereby the conducting directions of the conductors W2, W3, W5, W6, W7, W8, W10, and W11 are changed.

このような界磁巻線制御回路30Cを用いて、コイルC1〜C6の通電方向を、図16に示すように制御することで、回転子10I、10Jを極対数P0=6にしたり、極対数P1=3にしたり、極対数P2=2にしたりすることができる。 By controlling the energization directions of the coils C1 to C6 as shown in FIG. 16 by using such a field winding control circuit 30C, the rotors 10I and 10J can be set to the pole logarithm P0 = 6 or the pole logarithm. P1 = 3 or the pole logarithm P2 = 2 can be set.

具体的には、回転子10I、10Jに対して、P0モード(P0=6)においては、導体W1〜W12が、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW20のオン又はオフを行って、コイルC1〜C6に電流を流すようにする。 Specifically, with respect to the rotors 10I and 10J, in the P0 mode (P0 = 6), the switches SW1 to so that the conductors W1 to W12 become + conductors and-conductors alternately between adjacent conductors. The SW20 is turned on or off so that a current flows through the coils C1 to C6.

このようにすると、図17A、図18Aに示すように、導体W1は+導体、導体W2は−導体、導体W3は+導体、導体W4は−導体、導体W5は+導体、導体W6は−導体、導体W7は+導体、導体W8は−導体、導体W9は+導体、導体W10は−導体、導体W11は+導体、導体W12は−導体となる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1で内向き、ティースT2で外向き、ティースT3で内向き、ティースT4で外向き、ティースT5で内向き、ティースT6で外向き、ティースT7で内向き、ティースT8で外向き、ティースT9で内向き、ティースT10で外向き、ティースT11で内向き、ティースT12で外向きと、交互に内向き、外向きとなり、極対数P0=6の回転子10I、10Jとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 17A and 18A, the conductor W1 is a + conductor, the conductor W2 is a-conductor, the conductor W3 is a + conductor, the conductor W4 is a-conductor, the conductor W5 is a + conductor, and the conductor W6 is a-conductor. , Conductor W7 is a + conductor, conductor W8 is a-conductor, conductor W9 is a + conductor, conductor W10 is a-conductor, conductor W11 is a + conductor, and conductor W12 is a-conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at the teeth T1, outward at the teeth T2, inward at the teeth T3, outward at the teeth T4, inward at the teeth T5, and outward at the teeth T6. , Teeth T7 inward, Teeth T8 outward, Teeth T9 inward, Teeth T10 outward, Teeth T11 inward, Teeth T12 outward, alternating inward and outward, pole pair P0 It operates as rotors 10I and 10J of = 6.

そして、回転子10I、10Jに対して、P1モード(P1=3)においては、j=P0/P1=2であるので、2個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW20のオン又はオフを行って、コイルC1〜C6に電流を流すようにする。 Then, for the rotors 10I and 10J, in the P1 mode (P1 = 3), j = P0 / P1 = 2, so that two adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups are used as one conductor group. The switches SW1 to SW20 are turned on or off so that the switches SW1 to SW20 are alternately turned on and off so that a current flows through the coils C1 to C6.

このようにすると、図17B、図18Bに示すように、導体W1〜W12は、2個の隣り合う導体W1、W2を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W3、W4を−導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W5、W6を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W7、W8を−導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W9、W10を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W11、W12を−導体とする1つの導体グループとなる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースT1で内向き、導体グループ間のティースT3で外向き、導体グループ間のティースT5で内向き、導体グループ間のティースT7で外向き、導体グループ間のティースT9で内向き、導体グループ間のティースT11で外向きとなる。つまり、導体グループ間のティースにおいて、交互に内向き、外向きとなり、極対数P1=3の回転子10I、10Jとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 17B and 18B, the conductors W1 to W12 become one conductor group in which two adjacent conductors W1 and W2 are + conductors, and the two adjacent conductors W3 and W4 are formed. Is one conductor group with −conductors, and one conductor group with two adjacent conductors W5 and W6 as + conductors, and one conductor group with two adjacent conductors W7 and W8 as −conductors. , One conductor group in which two adjacent conductors W9 and W10 are + conductors, and one conductor group in which two adjacent conductors W11 and W12 are − conductors. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward with the teeth T1 between the conductor groups, outward with the teeth T3 between the conductor groups, inward with the teeth T5 between the conductor groups, and the teeth between the conductor groups. T7 is outward, teeth T9 between conductor groups are inward, and teeth T11 between conductor groups are outward. That is, in the teeth between the conductor groups, the rotors are alternately inward and outward, and operate as rotors 10I and 10J having a pole logarithm P1 = 3.

そして、回転子10I、10Jに対して、P2モード(P2=2)においては、j=P0/P2=3であるので、3個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW20のオン又はオフを行って、コイルC1〜C6に電流を流すようにする。 Then, with respect to the rotors 10I and 10J, in the P2 mode (P2 = 2), j = P0 / P2 = 3, so that the three adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups are used as one conductor group. The switches SW1 to SW20 are turned on or off so that the switches SW1 to SW20 are alternately turned on and off so that a current flows through the coils C1 to C6.

このようにすると、図17C、図18Cに示すように、導体W1〜W12は、3個の隣り合う導体W1〜W3を+導体とする1つの導体グループとなり、3個の隣り合う導体W4〜W6を−導体とする1つの導体グループとなり、3個の隣り合う導体W7〜W9を+導体とする1つの導体グループとなり、3個の隣り合う導体W10〜W12を−導体とする1つの導体グループとなる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースT1で内向き、導体グループ間のティースT4で外向き、導体グループ間のティースT7で内向き、導体グループ間のティースT10で外向きとなる。つまり、導体グループ間のティースにおいて、交互に内向き、外向きとなり、極対数P2=2の回転子10I、10Jとして各々動作することになる。 In this way, as shown in FIGS. 17C and 18C, the conductors W1 to W12 become one conductor group having three adjacent conductors W1 to W3 as + conductors, and the three adjacent conductors W4 to W6. Is one conductor group with −conductors, and one conductor group with three adjacent conductors W7 to W9 as + conductors, and one conductor group with three adjacent conductors W10 to W12 as −conductors. Become. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward with the teeth T1 between the conductor groups, outward with the teeth T4 between the conductor groups, inward with the teeth T7 between the conductor groups, and the teeth between the conductor groups. It turns outward at T10. That is, in the teeth between the conductor groups, the rotors are alternately inward and outward, and operate as rotors 10I and 10J having a pole logarithm P2 = 2.

このように、本実施例のPC−WFSMは、m=12であり、P0=6、P1=3、P2=2となり、切り換えることができる極対数が6と3と2になるので、「6:3:2 PC−WFSM」と呼ぶ。 As described above, the PC-WFSM of this embodiment has m = 12, P0 = 6, P1 = 3, P2 = 2, and the number of pole pairs that can be switched is 6, 3, and 2. Therefore, "6". : 3: 2 PC-WFSM ".

以上のことを整理したものが図16である。なお、スロットS1〜S12には各々導体W1〜W12が配置されているが、図16においては、導体W1〜W12の記載を省略する。また、これらの導体の通電方向は、+導体、−導体の符号である+−で表している。 FIG. 16 summarizes the above. Although the conductors W1 to W12 are arranged in the slots S1 to S12, the description of the conductors W1 to W12 is omitted in FIG. Further, the energizing direction of these conductors is represented by +-, which is a sign of + conductor and-conductor.

図16に示すように、極対数P0=6のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W12の通電方向は、スロットS1(導体W1)→スロットS12(導体W12)の順に、「+−+−+−+−+−+−」となる。また、極対数P1=3のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W12の通電方向は、上記の順に、「++−−++−−++−−」となる。また、極対数P2=2のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W12の通電方向は、上記の順に、「+++−−−+++−−−」となる。 As shown in FIG. 16, when the number of pole pairs P0 = 6, the conducting directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "+-" in the order of slot S1 (conductor W1) → slot S12 (conductor W12). +-+-+-+-+-". Further, when the number of pole pairs P1 = 3, the energizing directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "++−− ++−− ++−−" in the above order. Further, when the number of pole pairs P2 = 2, the energizing directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "++++ --- +++ ---" in the above order.

そして、各スロットS1〜S12の各導体W1〜W12における極対数P0=6→P1=3→P2=2への通電方向変化のパターンは、スロットS1、S9の導体W1、W9が「+→+→+」であり(パターン1a)、スロットS4、S12の導体W4、W12が「−→−→−」であり(パターン1b)、スロットS2の導体W2が「−→+→+」であり(パターン2a)であり、スロットS11の導体W11が「+→−→−」であり(パターン2b)、スロットS3、S7の導体W3、W7が「+→−→+」であり(パターン3a)であり、スロットS6、S10の導体W6、W10が「−→+→−」であり(パターン3b)、スロットS5の導体W5が「+→+→−」であり(パターン4a)であり、スロットS8の導体W8が「−→−→+」である(パターン4b)。ここでも、極数切換による通電方向変化のパターンについては、変化しないものに同じ番号をつけ、また、同じパターンで変化するものに同じ番号をつけ、更に、同じ番号内のあるパターンにaをつけ、あるパターンと+−が逆になるパターンにbをつけて表している。 Then, as for the pattern of the change in the energizing direction from the number of pole pairs P0 = 6 → P1 = 3 → P2 = 2 in each conductor W1 to W12 of each slot S1 to S12, the conductors W1 and W9 of slots S1 and S9 are “+ → +”. → + ”(Pattern 1a), conductors W4 and W12 of slots S4 and S12 are“ − → − → − ”(pattern 1b), and conductor W2 of slot S2 is“ − → + → + ”(. In pattern 2a), the conductor W11 in slot S11 is "+ →-→-" (pattern 2b), and the conductors W3 and W7 in slots S3 and S7 are "+ →-→ +" (pattern 3a). Yes, the conductors W6 and W10 of slots S6 and S10 are "-→ + →-" (pattern 3b), the conductor W5 of slot S5 is "+ → + →-" (pattern 4a), and slot S8. The conductor W8 of is “− → − → +” (pattern 4b). Again, regarding the pattern of change in the energization direction due to the number of poles switching, the same number is assigned to those that do not change, the same number is assigned to those that change with the same pattern, and a is assigned to a certain pattern within the same number. , A pattern in which +-is reversed from a certain pattern is indicated by adding b.

図16に示した通電方向変化のパターンから分かるように、+−が互いに逆になるパターンの導体同士を組み合わせて、1つのコイルを動作させている。具体的には、コイルパターン1においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W12を組み合わせ、コイルC2はパターン1aとなる導体W9とパターン1bとなる導体W4を組み合わせ、コイルC3はパターン2aとなる導体W2とパターン2bとなる導体W11を組み合わせ、コイルC4はパターン3aとなる導体W3とパターン3bとなる導体W10を組み合わせ、コイルC5はパターン4aとなる導体W5とパターン4bとなる導体W8を組み合わせ、コイルC6はパターン3aとなる導体W7とパターン3bとなる導体W6を組み合わせて、動作させている。 As can be seen from the pattern of the change in the energization direction shown in FIG. 16, one coil is operated by combining conductors having a pattern in which + and − are opposite to each other. Specifically, in the coil pattern 1, the coil C1 combines the conductor W1 as the pattern 1a and the conductor W12 as the pattern 1b, and the coil C2 combines the conductor W9 as the pattern 1a and the conductor W4 as the pattern 1b. C3 is a combination of a conductor W2 to be a pattern 2a and a conductor W11 to be a pattern 2b, a coil C4 is a combination of a conductor W3 to be a pattern 3a and a conductor W10 to be a pattern 3b, and a coil C5 is a conductor W5 and a pattern 4b to be a pattern 4a. The conductor W8 is combined, and the coil C6 is operated by combining the conductor W7 that becomes the pattern 3a and the conductor W6 that becomes the pattern 3b.

また、コイルパターン2においては、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W4を組み合わせ、コイルC2はパターン1aとなる導体W9とパターン1bとなる導体W12を組み合わせ、コイルC3はパターン2aとなる導体W2とパターン2bとなる導体W11を組み合わせ、コイルC4はパターン3aとなる導体W3とパターン3bとなる導体W6を組み合わせ、コイルC5はパターン3aとなる導体W7とパターン3bとなる導体W10を組み合わせ、コイルC6はパターン4aとなる導体W5とパターン4bとなる導体W8を組み合わせて、動作させている。 Further, in the coil pattern 2, the coil C1 combines the conductor W1 as the pattern 1a and the conductor W4 as the pattern 1b, the coil C2 combines the conductor W9 as the pattern 1a and the conductor W12 as the pattern 1b, and the coil C3 is the pattern. The conductor W2 to be the pattern 2a and the conductor W11 to be the pattern 2b are combined, the conductor W3 to be the pattern 3a and the conductor W6 to be the pattern 3b are combined, and the coil C5 is the conductor W7 to be the pattern 3a and the conductor W10 to be the pattern 3b. The coil C6 is operated by combining the conductor W5 which becomes the pattern 4a and the conductor W8 which becomes the pattern 4b.

以上説明したように、回転子10I、10Jにおいて、所定のコイル(導体)の通電方向を切り換えることにより、極対数6、極対数3、極対数2への極数切換を行うことができる。また、実施例1で説明したように、可変磁束モータとすることもできる。また、PMSMと比較して、実施例1で説明した特長を有することになる。 As described above, in the rotors 10I and 10J, the number of poles can be switched to 6, the number of pole pairs, and the number of pole pairs by switching the energization direction of a predetermined coil (conductor). Further, as described in the first embodiment, the variable magnetic flux motor may be used. In addition, it will have the features described in Example 1 as compared with PMSM.

[実施例6]
本実施例のPC−WFSMについて、図20〜図22を参照して説明を行う。本実施例のPC−WFSMは、図21A〜図21Dに示すように、回転子10Kが、上述した回転子鉄心11Cを有し、実施例5に示した回転子10I、10Jとは、界磁巻線となるコイルC1〜C6の配置位置が異なっている。
[Example 6]
The PC-WFSM of this embodiment will be described with reference to FIGS. 20 to 22. In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIGS. 21A to 21D, the rotor 10K has the rotor core 11C described above, and the rotors 10I and 10J shown in the fifth embodiment are field magnets. The arrangement positions of the coils C1 to C6 to be wound are different.

具体的には、図21A〜図21Dは、図20に示すコイルパターンを示しており、コイルC1がスロットS1に配置された導体W1とスロットS12に配置された導体W12を接続して構成され、コイルC2がスロットS2に配置された導体W2とスロットS11に配置された導体W11を接続して構成され、コイルC3がスロットS3に配置された導体W3とスロットS10に配置された導体W10を接続して構成され、コイルC4がスロットS4に配置された導体W4とスロットS9に配置された導体W9を接続して構成され、コイルC5がスロットS5に配置された導体W5とスロットS8に配置された導体W8を接続して構成され、コイルC6がスロットS6に配置された導体W6とスロットS7に配置された導体W7を接続して構成されている。 Specifically, FIGS. 21A to 21D show the coil pattern shown in FIG. 20, and the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S1 and the conductor W12 arranged in the slot S12. The coil C2 is configured by connecting the conductor W2 arranged in the slot S2 and the conductor W11 arranged in the slot S11, and the coil C3 connects the conductor W3 arranged in the slot S3 and the conductor W10 arranged in the slot S10. The coil C4 is configured by connecting the conductor W4 arranged in the slot S4 and the conductor W9 arranged in the slot S9, and the coil C5 is formed by connecting the conductor W5 arranged in the slot S5 and the conductor arranged in the slot S8. It is configured by connecting W8, and the coil C6 is configured by connecting the conductor W6 arranged in the slot S6 and the conductor W7 arranged in the slot S7.

そして、図21A〜図21Dに示したコイルC1〜C6は、図22に示す界磁巻線制御回路30Dにより、それらの通電方向が制御される。この界磁巻線制御回路30Dは、コイルC1〜C6の電源となる直流電源Pと、直流電源Pの両極に接続されたキャパシタCと、コイルC1〜C6の通電方向を制御するスイッチSW1〜SW22とを有している。 The current-carrying directions of the coils C1 to C6 shown in FIGS. 21A to 21D are controlled by the field winding control circuit 30D shown in FIG. 22. The field winding control circuit 30D includes a DC power supply P that serves as a power source for the coils C1 to C6, a capacitor C connected to both poles of the DC power supply P, and switches SW1 to SW22 that control the energization direction of the coils C1 to C6. And have.

ここで、スイッチSW1は、直流電源Pの正極側とコイルC1の一端との間をスイッチングし、スイッチSW2は、直流電源Pの負極側とコイルC1の他端との間をスイッチングするように構成されている。また、スイッチSW3は、直流電源Pの正極側とコイルC2の一端との間をスイッチングし、スイッチSW4は、直流電源Pの正極側とコイルC2の他端との間をスイッチングし、スイッチSW5は、直流電源Pの負極側とコイルC2の一端との間をスイッチングし、スイッチSW6は、直流電源Pの負極側とコイルC2の他端との間をスイッチングするように構成されている。 Here, the switch SW1 is configured to switch between the positive electrode side of the DC power supply P and one end of the coil C1, and the switch SW2 is configured to switch between the negative electrode side of the DC power supply P and the other end of the coil C1. Has been done. Further, the switch SW3 switches between the positive side of the DC power supply P and one end of the coil C2, the switch SW4 switches between the positive side of the DC power supply P and the other end of the coil C2, and the switch SW5 switches. , The negative side of the DC power supply P and one end of the coil C2 are switched, and the switch SW6 is configured to switch between the negative side of the DC power supply P and the other end of the coil C2.

なお、図22では、コイルC3〜C5及びスイッチSW7〜SW18の図示を省略しているが、コイルC3に対するスイッチSW7〜SW10、コイルC4に対するスイッチSW11〜SW14、コイルC5に対するスイッチSW15〜SW18は、各々、コイルC2に対するスイッチSW3〜SW6と同様に構成されている。また、コイルC6に対するスイッチSW19〜SW22も、図22に示すように、コイルC2に対するスイッチSW3〜SW6と同様に構成されている。 Although the coils C3 to C5 and the switches SW7 to SW18 are not shown in FIG. 22, the switches SW7 to SW10 for the coil C3, the switches SW11 to SW14 for the coil C4, and the switches SW15 to SW18 for the coil C5 are respectively. , It is configured in the same manner as the switches SW3 to SW6 for the coil C2. Further, as shown in FIG. 22, the switches SW19 to SW22 for the coil C6 are also configured in the same manner as the switches SW3 to SW6 for the coil C2.

つまり、界磁巻線制御回路30Dは、スイッチSW1、SW2の制御により、コイルC1の電流方向は変更せず、導体W1、W12の通電方向も変更しないが、スイッチSW3〜SW22の制御により、コイルC2〜C6の電流方向を変更し、これにより、導体W2〜W11の通電方向を変更することになる。 That is, the field winding control circuit 30D does not change the current direction of the coil C1 by controlling the switches SW1 and SW2, and does not change the energizing direction of the conductors W1 and W12, but the coil is controlled by the switches SW3 to SW22. The current directions of C2 to C6 are changed, thereby changing the energizing directions of the conductors W2 to W11.

このような界磁巻線制御回路30Dを用いて、コイルC1〜C6の通電方向を、図20に示すように制御することで、回転子10Kを極対数P0=6にしたり、極対数P1=3にしたり、極対数P2=2にしたり、極対数P3=1にしたりすることができる。 By controlling the energization directions of the coils C1 to C6 as shown in FIG. 20 by using such a field winding control circuit 30D, the rotor 10K can be set to the pole logarithm P0 = 6, or the pole logarithm P1 =. It can be set to 3, the pole logarithm P2 = 2, or the pole logarithm P3 = 1.

具体的には、回転子10Kに対して、P0モード(P0=6)においては、導体W1〜W12が、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW22のオン又はオフを行って、コイルC1〜C6に電流を流すようにする。 Specifically, with respect to the rotor 10K, in the P0 mode (P0 = 6), the switches SW1 to SW22 are switched so that the conductors W1 to W12 become + conductors and − conductors alternately between adjacent conductors. It is turned on or off so that current flows through the coils C1 to C6.

このようにすると、図21Aに示すように、導体W1は+導体、導体W2は−導体、導体W3は+導体、導体W4は−導体、導体W5は+導体、導体W6は−導体、導体W7は+導体、導体W8は−導体、導体W9は+導体、導体W10は−導体、導体W11は+導体、導体W12は−導体となる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1で内向き、ティースT2で外向き、ティースT3で内向き、ティースT4で外向き、ティースT5で内向き、ティースT6で外向き、ティースT7で内向き、ティースT8で外向き、ティースT9で内向き、ティースT10で外向き、ティースT11で内向き、ティースT12で外向きと、交互に内向き、外向きとなり、極対数P0=6の回転子10Kとして動作することになる。 In this way, as shown in FIG. 21A, the conductor W1 is a + conductor, the conductor W2 is a-conductor, the conductor W3 is a + conductor, the conductor W4 is a-conductor, the conductor W5 is a + conductor, the conductor W6 is a-conductor, and the conductor W7. Is a + conductor, conductor W8 is a-conductor, conductor W9 is a + conductor, conductor W10 is a-conductor, conductor W11 is a + conductor, and conductor W12 is a-conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at the teeth T1, outward at the teeth T2, inward at the teeth T3, outward at the teeth T4, inward at the teeth T5, and outward at the teeth T6. , Teeth T7 inward, Teeth T8 outward, Teeth T9 inward, Teeth T10 outward, Teeth T11 inward, Teeth T12 outward, alternating inward and outward, pole pair P0 It will operate as a rotor 10K with = 6.

そして、回転子10Kに対して、P1モード(P1=3)においては、j=P0/P1=2であるので、2個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW22のオン又はオフを行って、コイルC1〜C6に電流を流すようにする。 Then, for the rotor 10K, in the P1 mode (P1 = 3), j = P0 / P1 = 2, so that two adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups alternate with each other. The switches SW1 to SW22 are turned on or off so that the switches SW1 to SW22 are turned on or off so that the current is passed through the coils C1 to C6.

このようにすると、図21Bに示すように、導体W1〜W12は、2個の隣り合う導体W1、W2を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W3、W4を−導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W5、W6を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W7、W8を−導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W9、W10を+導体とする1つの導体グループとなり、2個の隣り合う導体W11、W12を−導体とする1つの導体グループとなる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースT1で内向き、導体グループ間のティースT3で外向き、導体グループ間のティースT5で内向き、導体グループ間のティースT7で外向き、導体グループ間のティースT9で内向き、導体グループ間のティースT11で外向きとなる。つまり、導体グループ間のティースにおいて、交互に内向き、外向きとなり、極対数P1=3の回転子10Kとして動作することになる。 In this way, as shown in FIG. 21B, the conductors W1 to W12 become one conductor group in which two adjacent conductors W1 and W2 are + conductors, and two adjacent conductors W3 and W4 are -conductors. One conductor group with two adjacent conductors W5 and W6 as + conductors, and one conductor group with two adjacent conductors W7 and W8 as-conductors. It becomes one conductor group in which adjacent conductors W9 and W10 are + conductors, and becomes one conductor group in which two adjacent conductors W11 and W12 are-conductors. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward with the teeth T1 between the conductor groups, outward with the teeth T3 between the conductor groups, inward with the teeth T5 between the conductor groups, and the teeth between the conductor groups. T7 is outward, teeth T9 between conductor groups are inward, and teeth T11 between conductor groups are outward. That is, in the teeth between the conductor groups, they are alternately inward and outward, and operate as a rotor 10K having a pole logarithm P1 = 3.

そして、回転子10Kに対して、P2モード(P2=2)においては、j=P0/P2=3であるので、3個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW22のオン又はオフを行って、コイルC1〜C6に電流を流すようにする。 Then, for the rotor 10K, in the P2 mode (P2 = 2), j = P0 / P2 = 3, so that three adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups alternate with each other. The switches SW1 to SW22 are turned on or off so that the switches SW1 to SW22 are turned on or off so that the current is passed through the coils C1 to C6.

このようにすると、図21Cに示すように、導体W1〜W12は、3個の隣り合う導体W1〜W3を+導体とする1つの導体グループとなり、3個の隣り合う導体W4〜W6を−導体とする1つの導体グループとなり、3個の隣り合う導体W7〜W9を+導体とする1つの導体グループとなり、3個の隣り合う導体W10〜W12を−導体とする1つの導体グループとなる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースT1で内向き、導体グループ間のティースT4で外向き、導体グループ間のティースT7で内向き、導体グループ間のティースT10で外向きとなる。つまり、導体グループ間のティースにおいて、交互に内向き、外向きとなり、極対数P2=2の回転子10Kとして動作することになる。 In this way, as shown in FIG. 21C, the conductors W1 to W12 become one conductor group in which three adjacent conductors W1 to W3 are + conductors, and the three adjacent conductors W4 to W6 are -conductors. It becomes one conductor group with three adjacent conductors W7 to W9 as + conductors, and becomes one conductor group with three adjacent conductors W10 to W12 as − conductors. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward with the teeth T1 between the conductor groups, outward with the teeth T4 between the conductor groups, inward with the teeth T7 between the conductor groups, and the teeth between the conductor groups. It turns outward at T10. That is, in the teeth between the conductor groups, they are alternately inward and outward, and operate as a rotor 10K having a pole logarithm P2 = 2.

そして、回転子10Kに対して、P3モード(P3=1)においては、j=P0/P3=6であるので、6個の隣り合う導体を1つの導体グループとして、隣り合う導体グループ同士で交互に+導体、−導体となるように、スイッチSW1〜SW22のオン又はオフを行って、コイルC1〜C6に電流を流すようにする。 Then, for the rotor 10K, in the P3 mode (P3 = 1), j = P0 / P3 = 6, so that six adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the adjacent conductor groups alternate with each other. The switches SW1 to SW22 are turned on or off so that the switches SW1 to SW22 are turned on or off so that the current is passed through the coils C1 to C6.

このようにすると、図21Dに示すように、導体W1〜W12は、6個の隣り合う導体W1〜W6を+導体とする1つの導体グループとなり、6個の隣り合う導体W7〜W12を−導体とする1つの導体グループとなる。その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、導体グループ間のティースT1で内向き、導体グループ間のティースT7で外向きとなる。つまり、導体グループ間のティースにおいて、交互に内向き、外向きとなり、極対数P3=1の回転子10Kとして動作することになる。 In this way, as shown in FIG. 21D, the conductors W1 to W12 become one conductor group in which six adjacent conductors W1 to W6 are + conductors, and six adjacent conductors W7 to W12 are -conductors. It becomes one conductor group. As a result, the magnetization direction (white arrow in the figure) is inward at the teeth T1 between the conductor groups and outward at the teeth T7 between the conductor groups. That is, in the teeth between the conductor groups, they are alternately inward and outward, and operate as a rotor 10K having a pole logarithm P3 = 1.

このように、本実施例のPC−WFSMは、m=12であり、P0=6、P1=3、P2=2、P3=1となり、切り換えることができる極対数が6と3と2と1になるので、「6:3:2:1 PC−WFSM」と呼ぶ。 As described above, the PC-WFSM of this embodiment has m = 12, P0 = 6, P1 = 3, P2 = 2, P3 = 1, and the number of pole pairs that can be switched is 6, 3, 2, and 1. Therefore, it is called "6: 3: 2: 1 PC-WFSM".

以上のことを整理したものが図20である。なお、スロットS1〜S12には各々導体W1〜W12が配置されているが、図20においては、導体W1〜W12の記載を省略する。また、これらの導体の通電方向は、+導体、−導体の符号である+−で表している。 FIG. 20 summarizes the above. Although the conductors W1 to W12 are arranged in the slots S1 to S12, the description of the conductors W1 to W12 is omitted in FIG. 20. Further, the energizing direction of these conductors is represented by +-, which is a sign of + conductor and-conductor.

図20に示すように、極対数P0=6のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W12の通電方向は、スロットS1(導体W1)→スロットS12(導体W12)の順に、「+−+−+−+−+−+−」となる。また、極対数P1=3のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W12の通電方向は、上記の順に、「++−−++−−++−−」となる。また、極対数P2=2のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W12の通電方向は、上記の順に、「+++−−−+++−−−」となる。また、極対数P3=1のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W12の通電方向は、上記の順に、「++++++−−−−−−」となる。 As shown in FIG. 20, when the number of pole pairs P0 = 6, the conducting directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "+-" in the order of slot S1 (conductor W1) → slot S12 (conductor W12). +-+-+-+-+-". Further, when the number of pole pairs P1 = 3, the energizing directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "++−− ++−− ++−−" in the above order. Further, when the number of pole pairs P2 = 2, the energizing directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "++++ --- +++ ---" in the above order. Further, when the number of pole pairs P3 = 1, the energizing directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "++++++++-" in the above order.

そして、各スロットS1〜S12の各導体W1〜W12における極対数P0=6→P1=3→P2=2→P3=1への通電方向変化のパターンは、スロットS1の導体W1が「+→+→+→+」であり(パターン1a)、スロットS12の導体W12が「−→−→−→−」であり(パターン1b)、スロットS2の導体W2が「−→+→+→+」であり(パターン2a)であり、スロットS11の導体W11が「+→−→−→−」であり(パターン2b)、スロットS3の導体W3が「+→−→+→+」であり(パターン3a)であり、スロットS10の導体W10が「−→+→−→−」であり(パターン3b)、スロットS4の導体W4が「−→−→−→+」であり(パターン4a)であり、スロットS9の導体W9が「+→+→+→−」であり(パターン4b)、スロットS5の導体W5が「+→+→−→+」であり(パターン5a)であり、スロットS8の導体W8が「−→−→+→−」であり(パターン5b)、スロットS6の導体W6が「−→+→−→+」であり(パターン6a)であり、スロットS7の導体W7が「+→−→+→−」である(パターン6b)。ここでも、極数切換による通電方向変化のパターンについては、変化しないものに同じ番号をつけ、また、同じパターンで変化するものに同じ番号をつけ、更に、同じ番号内のあるパターンにaをつけ、あるパターンと+−が逆になるパターンにbをつけて表している。 Then, in the pattern of the change in the energizing direction from the number of pole pairs P0 = 6 → P1 = 3 → P2 = 2 → P3 = 1 in the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12, the conductor W1 in the slot S1 is “+ → +”. → + → + ”(pattern 1a), the conductor W12 in slot S12 is“ − → − → − → − ”(pattern 1b), and the conductor W2 in slot S2 is“ − → + → + → + ”. Yes (pattern 2a), the conductor W11 in slot S11 is "+ →-→-→-" (pattern 2b), and the conductor W3 in slot S3 is "+ →-→ + → +" (pattern 3a). ), The conductor W10 of the slot S10 is “− → + → − → −” (pattern 3b), and the conductor W4 of the slot S4 is “− → − → − → +” (pattern 4a). The conductor W9 in slot S9 is "+ → + → + →-" (pattern 4b), the conductor W5 in slot S5 is "+ → + →-→ +" (pattern 5a), and the conductor in slot S8. W8 is "-→-→ + →-" (pattern 5b), the conductor W6 in slot S6 is "-→ + →-→ +" (pattern 6a), and the conductor W7 in slot S7 is "+". → − → + → − ”(Pattern 6b). Again, regarding the pattern of change in the energization direction due to the number of poles switching, the same number is assigned to those that do not change, the same number is assigned to those that change with the same pattern, and a is assigned to a certain pattern within the same number. , A pattern in which +-is reversed from a certain pattern is indicated by adding b.

図20に示した通電方向変化のパターンから分かるように、+−が互いに逆になるパターンの導体同士を組み合わせて、1つのコイルを動作させている。具体的には、コイルC1はパターン1aとなる導体W1とパターン1bとなる導体W12を組み合わせ、コイルC2はパターン2aとなる導体W2とパターン2bとなる導体W11を組み合わせ、コイルC3はパターン3aとなる導体W3とパターン3bとなる導体W10を組み合わせ、コイルC4はパターン4aとなる導体W4とパターン4bとなる導体W9を組み合わせ、コイルC5はパターン5aとなる導体W5とパターン5bとなる導体W8を組み合わせ、コイルC6はパターン6aとなる導体W6とパターン6bとなる導体W7を組み合わせて、動作させている。 As can be seen from the pattern of the change in the energization direction shown in FIG. 20, one coil is operated by combining conductors having a pattern in which + and − are opposite to each other. Specifically, the coil C1 combines the conductor W1 to be the pattern 1a and the conductor W12 to be the pattern 1b, the coil C2 is to combine the conductor W2 to be the pattern 2a and the conductor W11 to be the pattern 2b, and the coil C3 is the pattern 3a. The conductor W3 and the conductor W10 to be the pattern 3b are combined, the coil C4 is the conductor W4 to be the pattern 4a and the conductor W9 to be the pattern 4b, and the coil C5 is the conductor W5 to be the pattern 5a and the conductor W8 to be the pattern 5b. The coil C6 is operated by combining the conductor W6 having the pattern 6a and the conductor W7 having the pattern 6b.

以上説明したように、回転子10Kにおいて、所定のコイル(導体)の通電方向を切り換えることにより、極対数6、極対数3、極対数2、極対数1への極数切換を行うことができる。また、実施例1で説明したように、可変磁束モータとすることもできる。また、PMSMと比較して、実施例1で説明した特長を有することになる。 As described above, in the rotor 10K, by switching the energizing direction of a predetermined coil (conductor), it is possible to switch the number of poles to 6 pole pairs, 3 pole pairs, 2 pole pairs, and 1 pole pair. .. Further, as described in the first embodiment, the variable magnetic flux motor may be used. In addition, it will have the features described in Example 1 as compared with PMSM.

<第2の実施形態>
後述する実施例7を一般化した第2の実施形態の構成について、図23A及び図23Bを参照して説明を行う。なお、ここでも、切換可能な極対数をPi、iを0〜nの整数、nを1以上の整数、PiをP0の約数、P0>P1>・・・>Pnとする。また、m=2×P0である。
<Second embodiment>
The configuration of the second embodiment, which is a generalization of the seventh embodiment described later, will be described with reference to FIGS. 23A and 23B. Again, the number of switchable pole pairs is Pi, i is an integer of 0 to n, n is an integer of 1 or more, Pi is a divisor of P0, and P0> P1 >>...> Pn. Further, m = 2 × P0.

本実施形態のPC−WFSMは、図23A及び図23Bに示すように、回転子20が図1A及び図1Bで説明した回転子鉄心11を有している。本実施形態の場合は、図1A及び図1Bで説明した回転子10とは界磁巻線の構成(導体の接続)に相違があり、各ティースT1〜Tmに界磁巻線となるコイルC1〜Cmが1つずつ巻かれている。言い換えると、各スロットS1〜SmにコイルC1〜Cmを構成する導体W1〜W2mが2つずつ配置されている。なお、図23A及び図23Bでも、回転子20を周方向に展開した展開図としている。 In the PC-WFSM of the present embodiment, as shown in FIGS. 23A and 23B, the rotor 20 has the rotor core 11 described in FIGS. 1A and 1B. In the case of this embodiment, there is a difference in the configuration of the field winding (connection of conductors) from the rotor 10 described with reference to FIGS. 1A and 1B, and each teeth T1 to Tm has a coil C1 which is a field winding. ~ Cm is wound one by one. In other words, two conductors W1 to W2m constituting the coils C1 to Cm are arranged in each of the slots S1 to Sm. It should be noted that also in FIGS. 23A and 23B, the rotor 20 is developed in the circumferential direction.

回転子20において、コイルC1〜Cmの導体W1〜W2mは、界磁巻線制御回路(図示省略)により、各々が+導体又は−導体となるように、それらの通電方向が制御されており、コイルC1〜Cmの導体W1〜W2mに対する+導体、−導体の割り当てを以下に説明するように行うことによって、極数切換を行うことができる。 In the rotor 20, the directions of energization of the conductors W1 to W2m of the coils C1 to Cm are controlled by a field winding control circuit (not shown) so that each of them becomes a + conductor or a-conductor. The number of poles can be switched by assigning the + conductor and the-conductor to the conductors W1 to W2m of the coils C1 to Cm as described below.

具体的には、コイルC1〜Cmは、界磁巻線制御回路により、j(=P0/Pi)個の隣り合うコイルを1つのコイルグループ(界磁巻線グループ)として、ティースに発生する界磁磁束の磁化方向が隣り合うコイルグループ同士で交互に内向き、外向きとなるように制御される。このとき、導体W1〜W2mは、同じコイルグループ内では、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように制御されると共に、隣り合うコイルグループにおける導体とは、+導体、−導体の順序が逆になるように制御される。このように制御すると、所望の極対数Piに切換可能となる。 Specifically, the coils C1 to Cm are the fields generated in the teeth by the field winding control circuit, with j (= P0 / Pi) adjacent coils as one coil group (field winding group). The magnetization directions of the magnetic flux are controlled so as to be alternately inward and outward between adjacent coil groups. At this time, the conductors W1 to W2m are controlled so that adjacent conductors alternately become + conductors and −conductors in the same coil group, and the conductors in the adjacent coil groups are + conductors and −conductors. Is controlled so that the order of is reversed. With this control, it is possible to switch to a desired pole logarithm Pi.

これを、図23Aを参照して、極対数がP0(P0モード)のときの回転子20について説明する。P0モードは、極対数を最大にするモードであり、m個の突極を有する回転子20においては、P0=m/2となる。この場合、コイルC1〜Cmは、j=P0/P0=1個ずつのコイルを1つのコイルグループとし、同じコイルグループ内では、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように制御されると共に、隣り合うコイルグループ内における導体とは、+導体、−導体の順序が逆になるように制御される。例えば、図中左から、1つのコイルグループとなるコイルC1の導体W1、W2は、交互に+導体、−導体の順となり、隣り合う1つのコイルグループとなるコイルC2の導体W3、W4は、交互に−導体、+導体の順となる。このように制御すると、ティースT1〜Tmにおける磁化方向(図中の白抜矢印)は、隣り合うティース同士で交互に外向き、内向きとなる。この結果、P0モードでは、回転子20の極対数がP0=m/2となる。 This will be described with reference to FIG. 23A for the rotor 20 when the number of pole pairs is P0 (P0 mode). The P0 mode is a mode for maximizing the number of pole pairs, and in the rotor 20 having m salient poles, P0 = m / 2. In this case, the coils C1 to Cm are controlled so that one coil of j = P0 / P0 = one coil is formed as one coil group, and adjacent conductors are alternately formed as + conductor and-conductor in the same coil group. At the same time, the order of the + conductor and the-conductor in the adjacent coil group is controlled to be reversed. For example, from the left in the figure, the conductors W1 and W2 of the coil C1 forming one coil group are alternately in the order of + conductor and-conductor, and the conductors W3 and W4 of the coil C2 forming one adjacent coil group are arranged in this order. The order is-conductor and + conductor alternately. When controlled in this way, the magnetization directions (white arrows in the figure) of the teeth T1 to Tm are alternately outward and inward between adjacent teeth. As a result, in the P0 mode, the number of pole pairs of the rotor 20 is P0 = m / 2.

また、図23Bを参照して、極対数がPi(Piモード)のときの回転子20について説明する。なお、ここでのPiはP0以外とする。Piモードは、極対数をPiにするモードである。この場合、コイルC1〜Cmは、j(=P0/Pi)個の隣り合うコイルを1つのコイルグループとし、同じコイルグループ内では、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となるように制御されると共に、隣り合うコイルグループ内における導体とは、+導体、−導体の順序が逆になるように制御される。例えば、図中左から、1つのコイルグループとなるコイルC1〜Cjの導体W1〜W2jは、交互に+導体、−導体の順となり、隣り合う1つのコイルグループとなるコイルC2j+1〜C2jの導体W2j+1〜W4jは、交互に−導体、+導体の順となる。このように制御すると、ティースT1〜Tmにおける磁化方向(図中の白抜矢印)は、コイルグループ毎に、交互に外向き、内向きとなる。この結果、Piモードでは、回転子20の極対数がPiとなる。 Further, the rotor 20 when the number of pole pairs is Pi (Pi mode) will be described with reference to FIG. 23B. The Pi here is other than P0. The Pi mode is a mode in which the number of pole pairs is set to Pi. In this case, the coils C1 to Cm have j (= P0 / Pi) of adjacent coils as one coil group, and within the same coil group, the adjacent conductors alternately become + conductors and-conductors. At the same time, the conductors in the adjacent coil group are controlled so that the order of the + conductor and the-conductor is reversed. For example, from the left in the figure, the conductors W1 to W2j of the coils C1 to Cj that form one coil group are alternately in the order of + conductor and-conductor, and the conductors W2j + 1 of the coils C2j + 1 to C2j that form one adjacent coil group. ~ W4j are alternately in the order of-conductor and + conductor. When controlled in this way, the magnetization directions (white arrows in the figure) in the teeth T1 to Tm are alternately outward and inward for each coil group. As a result, in the Pi mode, the number of pole pairs of the rotor 20 becomes Pi.

本実施形態のPC−WFSMでは、以上のようにして、極対数Piが切り換えられることになる。本実施形態の場合でも、切換可能な極対数PiはP0の約数であり、P0>P1>・・・>Pnであるので、「P0:P1:・・・:Pn PC−WFSM」と呼ぶ。例えば、後述する実施例7(図24〜図26)は、m=12であり、P0=m/2であるので、P0=6、P1=3、P2=2、P3=1となり、「6:3:2:1 PC−WFSM」と呼ぶことになる。 In the PC-WFSM of the present embodiment, the pole logarithm Pi is switched as described above. Even in the case of this embodiment, the switchable logarithm Pi is a divisor of P0, and P0> P1 >> ...> Pn, so it is called "P0: P1: ...: Pn PC-WFSM". .. For example, in Example 7 (FIGS. 24 to 26) described later, since m = 12 and P0 = m / 2, P0 = 6, P1 = 3, P2 = 2, P3 = 1, and “6”. : 3: 2: 1 PC-WFSM ".

次に、本実施形態のPC−WFSMの具体的な実施例について、以下の実施例7を例示して説明を行う。なお、以下の実施例7では、m=12個の突極を有する回転子を例示しているが、本実施形態は、4個以上の偶数の突極を有する回転子に適用可能である。 Next, a specific example of the PC-WFSM of the present embodiment will be described by exemplifying the following Example 7. In the following Example 7, a rotor having m = 12 salient poles is illustrated, but this embodiment can be applied to a rotor having four or more even salient poles.

[実施例7]
本実施例のPC−WFSMについて、図24〜図26を参照して説明を行う。本実施例のPC−WFSMは、図25A〜図25Dに示すように、回転子20Aが、上述した回転子鉄心11Cを有し、実施例1〜6に示した回転子10A〜10Kとは、界磁巻線となるコイルC1〜C12の数や配置位置が異なっている。
[Example 7]
The PC-WFSM of this embodiment will be described with reference to FIGS. 24 to 26. In the PC-WFSM of this example, as shown in FIGS. 25A to 25D, the rotor 20A has the rotor core 11C described above, and the rotors 10A to 10K shown in Examples 1 to 6 are different from each other. The number and arrangement positions of the coils C1 to C12 that serve as field windings are different.

具体的には、図25A〜図25Dは、図24に示すコイルパターンを示しており、コイルC1がスロットS12に配置された導体W1とスロットS1に配置された導体W2とを接続して構成され、コイルC2がスロットS1に配置された導体W3とスロットS2に配置された導体W4を接続して構成され、コイルC3がスロットS2に配置された導体W5とスロットS3に配置された導体W6を接続して構成され、コイルC4がスロットS3に配置された導体W7とスロットS4に配置された導体W8を接続して構成され、コイルC5がスロットS4に配置された導体W9とスロットS5に配置された導体W10を接続して構成され、コイルC6がスロットS5に配置された導体W11とスロットS6に配置された導体W12を接続して構成されている。 Specifically, FIGS. 25A to 25D show the coil pattern shown in FIG. 24, and the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S12 and the conductor W2 arranged in the slot S1. , Coil C2 is configured by connecting conductor W3 arranged in slot S1 and conductor W4 arranged in slot S2, and coil C3 connects conductor W5 arranged in slot S2 and conductor W6 arranged in slot S3. The coil C4 is configured by connecting the conductor W7 arranged in the slot S3 and the conductor W8 arranged in the slot S4, and the coil C5 is arranged in the conductor W9 and the slot S5 arranged in the slot S4. It is configured by connecting the conductor W10, and the coil C6 is configured by connecting the conductor W11 arranged in the slot S5 and the conductor W12 arranged in the slot S6.

また、コイルC7がスロットS6に配置された導体W13とスロットS7に配置された導体W14を接続して構成され、コイルC8がスロットS7に配置された導体W15とスロットS8に配置された導体W16を接続して構成され、コイルC9がスロットS8に配置された導体W17とスロットS9に配置された導体W18を接続して構成され、コイルC10がスロットS9に配置された導体W19とスロットS10に配置された導体W20を接続して構成され、コイルC11がスロットS10に配置された導体W21とスロットS11に配置された導体W22を接続して構成され、コイルC12がスロットS11に配置された導体W23とスロットS12に配置された導体W24を接続して構成されている。 Further, the coil C7 is configured by connecting the conductor W13 arranged in the slot S6 and the conductor W14 arranged in the slot S7, and the coil C8 connects the conductor W15 arranged in the slot S7 and the conductor W16 arranged in the slot S8. The coil C9 is configured by connecting the conductor W17 arranged in the slot S8 and the conductor W18 arranged in the slot S9, and the coil C10 is arranged in the conductor W19 and the slot S10 arranged in the slot S9. The conductor W20 is connected to the conductor W20, the coil C11 is connected to the conductor W21 arranged in the slot S10 and the conductor W22 arranged in the slot S11, and the coil C12 is connected to the conductor W23 arranged in the slot S11. It is configured by connecting the conductor W24 arranged in S12.

そして、図25A〜図25Dに示したコイルC1〜C12は、図26に示す界磁巻線制御回路30Eにより、それらの通電方向が制御される。この界磁巻線制御回路30Eは、コイルC1〜C12の電源となる直流電源Pと、直流電源Pの両極に接続されたキャパシタCと、コイルC1〜C12の通電方向を制御するスイッチSW1〜SW44とを有している。 The current-carrying directions of the coils C1 to C12 shown in FIGS. 25A to 25D are controlled by the field winding control circuit 30E shown in FIG. 26. The field winding control circuit 30E includes a DC power supply P that serves as a power source for the coils C1 to C12, a capacitor C connected to both poles of the DC power supply P, and switches SW1 to SW44 that control the energization direction of the coils C1 to C12. And have.

ここで、スイッチSW1は、直流電源Pの正極側とコイルC1の一端との間をスイッチングし、スイッチSW2は、直流電源Pの負極側とコイルC1の他端との間をスイッチングするように構成されている。また、スイッチSW3は、直流電源Pの正極側とコイルC2の一端との間をスイッチングし、スイッチSW4は、直流電源Pの正極側とコイルC2の他端との間をスイッチングし、スイッチSW5は、直流電源Pの負極側とコイルC2の一端との間をスイッチングし、スイッチSW6は、直流電源Pの負極側とコイルC2の他端との間をスイッチングするように構成されている。 Here, the switch SW1 is configured to switch between the positive electrode side of the DC power supply P and one end of the coil C1, and the switch SW2 is configured to switch between the negative electrode side of the DC power supply P and the other end of the coil C1. Has been done. Further, the switch SW3 switches between the positive side of the DC power supply P and one end of the coil C2, the switch SW4 switches between the positive side of the DC power supply P and the other end of the coil C2, and the switch SW5 switches. , The negative side of the DC power supply P and one end of the coil C2 are switched, and the switch SW6 is configured to switch between the negative side of the DC power supply P and the other end of the coil C2.

なお、図26では、コイルC3〜C10及びスイッチSW7〜SW38の図示を省略しているが、コイルC3に対するスイッチSW7〜SW10、コイルC4に対するスイッチSW11〜SW14、コイルC5に対するスイッチSW15〜SW18、コイルC6に対するスイッチSW19〜SW22、コイルC7に対するスイッチSW23〜SW26、コイルC8に対するスイッチSW27〜SW30、コイルC9に対するスイッチSW31〜SW34、コイルC10に対するスイッチSW35〜SW38は、各々、コイルC2に対するスイッチSW3〜SW6と同様に構成されている。 Although the coils C3 to C10 and the switches SW7 to SW38 are not shown in FIG. 26, the switches SW7 to SW10 for the coil C3, the switches SW11 to SW14 for the coil C4, the switches SW15 to SW18 for the coil C5, and the coil C6 Switches SW19 to SW22 for coil C7, switches SW23 to SW26 for coil C8, switches SW27 to SW30 for coil C8, switches SW31 to SW34 for coil C9, and switches SW35 to SW38 for coil C10 are the same as switches SW3 to SW6 for coil C2, respectively. It is configured in.

また、コイルC11に対するスイッチSW39〜SW42も、図26に示すように、コイルC2に対するスイッチSW3〜SW6と同様に構成されており、また、コイルC12に対するスイッチSW43〜SW43は、コイルC1に対するスイッチSW1、SW2と同様に構成されている。 Further, as shown in FIG. 26, the switches SW39 to SW42 for the coil C11 are also configured in the same manner as the switches SW3 to SW6 for the coil C2, and the switches SW43 to SW43 for the coil C12 are the switches SW1 for the coil C1. It is configured in the same way as SW2.

つまり、界磁巻線制御回路30Eは、スイッチSW1、SW2、SW43、SW44の制御により、コイルC1、C12の電流方向は変更せず、導体W1、W2、W23、W24の通電方向も変更しないが、スイッチSW3〜SW42の制御により、コイルC2〜C11の電流方向を変更し、これにより、導体W3〜W22の通電方向を変更することになる。 That is, the field winding control circuit 30E does not change the current directions of the coils C1 and C12 and does not change the energizing directions of the conductors W1, W2, W23 and W24 by controlling the switches SW1, SW2, SW43 and SW44. By controlling the switches SW3 to SW42, the current directions of the coils C2 to C11 are changed, and thereby the energizing directions of the conductors W3 to W22 are changed.

このような界磁巻線制御回路30Eを用いて、コイルC1〜C12の通電方向を、図24に示すように制御することで、回転子20Aを極対数P0=6にしたり、極対数P1=3にしたり、極対数P2=2にしたり、極対数P3=1にしたりすることができる。 By controlling the energization directions of the coils C1 to C12 as shown in FIG. 24 by using such a field winding control circuit 30E, the rotor 20A can be set to the pole logarithm P0 = 6, or the pole logarithm P1 =. It can be set to 3, the pole logarithm P2 = 2, or the pole logarithm P3 = 1.

具体的には、回転子20Aに対して、P0モード(P0=6)においては、j=P0/P0=1であるので、コイルC1〜C12は、1個ずつのコイルを1つのコイルグループとし、同じコイルグループ内では、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となると共に、隣り合うコイルグループ内における導体とは、+導体、−導体の順序が逆になるように、スイッチSW1〜SW44のオン又はオフを行って、コイルC1〜C12に電流を流すようにする。 Specifically, with respect to the rotor 20A, in the P0 mode (P0 = 6), j = P0 / P0 = 1, so that the coils C1 to C12 have one coil as one coil group. , In the same coil group, adjacent conductors alternately become + conductors and-conductors, and switches SW1 to so that the order of + conductors and-conductors is reversed from that of the conductors in the adjacent coil group. The SW44 is turned on or off so that a current flows through the coils C1 to C12.

このようにすると、図25Aに示すように、コイルC1〜C12は、1個ずつのコイルが1つのコイルグループとなり、コイルC1における導体W1、W2は、+導体、−導体の順となり、コイルC2における導体W3、W4は、−導体、+導体の順となり、コイルC3における導体W5、W6は、+導体、−導体の順となり、コイルC4における導体W7、W8は、−導体、+導体の順となり、コイルC5における導体W9、W10は、+導体、−導体の順となり、コイルC6における導体W11、W12は、−導体、+導体の順となり、コイルC7における導体W13、W14は、+導体、−導体の順となり、コイルC8における導体W15、W16は、−導体、+導体の順となり、コイルC9における導体W17、W18は、+導体、−導体の順となり、コイルC10における導体W19、W20は、−導体、+導体の順となり、コイルC11における導体W21、W22は、+導体、−導体の順となり、コイルC12における導体W23、W24は、−導体、+導体の順となる。 In this way, as shown in FIG. 25A, each of the coils C1 to C12 is a coil group, and the conductors W1 and W2 in the coil C1 are in the order of + conductor and −conductor, and the coil C2. The conductors W3 and W4 in the coil C3 are in the order of-conductor and + conductor, the conductors W5 and W6 in the coil C3 are in the order of + conductor and-conductor, and the conductors W7 and W8 in the coil C4 are in the order of-conductor and + conductor. The conductors W9 and W10 in the coil C5 are in the order of + conductor and-conductor, the conductors W11 and W12 in the coil C6 are in the order of-conductor and + conductor, and the conductors W13 and W14 in the coil C7 are in the order of + conductor and. -Conductors W15 and W16 in coil C8 are in the order of-conductors and + conductors, conductors W17 and W18 in coil C9 are in the order of + conductors and-conductors, and conductors W19 and W20 in coil C10 are in the order of-conductors. , -Conductor, + conductor, the conductors W21, W22 in the coil C11 are in the order of + conductor, -conductor, and the conductors W23, W24 in the coil C12 are in the order of-conductor, + conductor.

その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1で外向き、ティースT2で内向き、ティースT3で外向き、ティースT4で内向き、ティースT5で外向き、ティースT6で内向き、ティースT7で外向き、ティースT8で内向き、ティースT9で外向き、ティースT10で内向き、ティースT11で外向き、ティースT12で内向きとなり、極対数P0=6の回転子20Aとして動作することになる。 As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are outward at Teeth T1, inward at Teeth T2, outward at Teeth T3, inward at Teeth T4, outward at Teeth T5, and inward at Teeth T6. , Teeth T7 is outward, Teeth T8 is inward, Teeth T9 is outward, Teeth T10 is inward, Teeth T11 is outward, Teeth T12 is inward, and operates as a rotor 20A with a pole pair number P0 = 6. It will be.

そして、回転子20Aに対して、P1モード(P1=3)においては、j=P0/P1=2であるので、コイルC1〜C12は、2個の隣り合うコイルを1つのコイルグループとし、同じコイルグループ内では、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となると共に、隣り合うコイルグループ内における導体とは、+導体、−導体の順序が逆になるように、スイッチSW1〜SW44のオン又はオフを行って、コイルC1〜C12に電流を流すようにする。 Then, with respect to the conductor 20A, in the P1 mode (P1 = 3), j = P0 / P1 = 2, so that the coils C1 to C12 have two adjacent coils as one coil group and are the same. In the coil group, the switches SW1 to SW44 are switched so that adjacent conductors alternately become + conductors and-conductors, and the order of the + conductors and-conductors in the adjacent coil group is reversed. It is turned on or off so that current flows through the coils C1 to C12.

このようにすると、図25Bに示すように、コイルC1〜C12は、2個の隣り合うコイルが1つのコイルグループとなり、コイルC1、C2における導体W1〜W4は、+導体、−導体の順となり、コイルC3、C4における導体W5〜W8は、−導体、+導体の順となり、コイルC5、C6における導体W9〜W12は、+導体、−導体の順となり、コイルC7、C8における導体W13〜W16は、−導体、+導体の順となり、コイルC9、C10における導体W17〜W20は、+導体、−導体の順となり、コイルC11、C12における導体W21〜W24は、−導体、+導体の順となる In this way, as shown in FIG. 25B, the coils C1 to C12 have two adjacent coils in one coil group, and the conductors W1 to W4 in the coils C1 and C2 are in the order of + conductor and-conductor. , Conductors W5 to W8 in the coils C3 and C4 are in the order of-conductor and + conductor, conductors W9 to W12 in the coils C5 and C6 are in the order of + conductor and-conductor, and conductors W13 to W16 in the coils C7 and C8. Is in the order of-conductor and + conductor, conductors W17 to W20 in coils C9 and C10 are in the order of + conductor and-conductor, and conductors W21 to W24 in coils C11 and C12 are in the order of-conductor and + conductor. Become

その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1、T2で外向き、ティースT3、T4で内向き、ティースT5、T6で外向き、ティースT7、T8で内向き、ティースT9、T10で外向き、ティースT11、T12で内向きとなり、極対数P1=3の回転子20Aとして動作することになる。 As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are outward for teeth T1 and T2, inward for teeth T3 and T4, outward for teeth T5 and T6, inward for teeth T7 and T8, and teeth T9, It faces outward at T10 and faces inward at teeth T11 and T12, and operates as a rotor 20A having a pole pair number P1 = 3.

そして、回転子20Aに対して、P2モード(P2=2)においては、j=P0/P2=3であるので、コイルC1〜C12は、3個の隣り合うコイルを1つのコイルグループとし、同じコイルグループ内では、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となると共に、隣り合うコイルグループ内における導体とは、+導体、−導体の順序が逆になるように、スイッチSW1〜SW44のオン又はオフを行って、コイルC1〜C12に電流を流すようにする。 Then, with respect to the rotor 20A, in the P2 mode (P2 = 2), j = P0 / P2 = 3, so that the coils C1 to C12 have three adjacent coils as one coil group and are the same. In the coil group, the switches SW1 to SW44 are switched so that adjacent conductors alternately become + conductors and-conductors, and the order of the + conductors and-conductors in the adjacent coil group is reversed. It is turned on or off so that current flows through the coils C1 to C12.

このようにすると、図25Cに示すように、コイルC1〜C12は、3個の隣り合うコイルが1つのコイルグループとなり、コイルC1〜C3における導体W1〜W6は、+導体、−導体の順となり、コイルC4〜C6における導体W7〜W12は、−導体、+導体の順となり、コイルC7〜C9における導体W13〜W18は、+導体、−導体の順となり、コイルC10〜C12における導体W19〜W24は、−導体、+導体の順となる。 In this way, as shown in FIG. 25C, the coils C1 to C12 have three adjacent coils in one coil group, and the conductors W1 to W6 in the coils C1 to C3 are in the order of + conductor and-conductor. , Conductors W7 to W12 in coils C4 to C6 are in the order of-conductor and + conductor, conductors W13 to W18 in coils C7 to C9 are in the order of + conductor and-conductor, and conductors W19 to W24 in coils C10 to C12. Is in the order of-conductor and + conductor.

その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1〜T3で外向き、ティースT4〜T6で内向き、ティースT7〜T9で外向き、ティースT10〜T12で内向きとなり、極対数P2=2の回転子20Aとして動作することになる。 As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are outward for the teeth T1 to T3, inward for the teeth T4 to T6, outward for the teeth T7 to T9, and inward for the teeth T10 to T12. It operates as a rotor 20A with P2 = 2.

そして、回転子20Aに対して、P3モード(P3=1)においては、j=P0/P3=6であるので、コイルC1〜C12は、6個の隣り合うコイルを1つのコイルグループとし、同じコイルグループ内では、隣り合う導体同士で交互に+導体、−導体となると共に、隣り合うコイルグループ内における導体とは、+導体、−導体の順序が逆になるように、スイッチSW1〜SW44のオン又はオフを行って、コイルC1〜C12に電流を流すようにする。 Then, with respect to the rotor 20A, in the P3 mode (P3 = 1), j = P0 / P3 = 6, so that the coils C1 to C12 have six adjacent coils as one coil group, which is the same. In the coil group, the switches SW1 to SW44 are switched so that adjacent conductors alternately become + conductors and-conductors, and the order of the + conductors and-conductors in the adjacent coil group is reversed. It is turned on or off so that current flows through the coils C1 to C12.

このようにすると、図25Dに示すように、コイルC1〜C12は、6個の隣り合うコイルが1つのコイルグループとなり、コイルC1〜C6における導体W1〜W12は、+導体、−導体の順となり、コイルC7〜C12における導体W13〜W24は、−導体、+導体の順となる。 In this way, as shown in FIG. 25D, the coils C1 to C12 have six adjacent coils in one coil group, and the conductors W1 to W12 in the coils C1 to C6 are in the order of + conductor and-conductor. The conductors W13 to W24 in the coils C7 to C12 are in the order of-conductor and + conductor.

その結果、磁化方向(図中の白抜矢印)は、ティースT1〜T6で外向き、ティースT7〜T12で内向きとなり、極対数P3=1の回転子20Aとして動作することになる。 As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are outward at the teeth T1 to T6 and inward at the teeth T7 to T12, and operate as the rotor 20A having the pole logarithm P3 = 1.

このように、本実施例のPC−WFSMは、m=12であり、P0=6、P1=3、P2=2、P3=1となり、切り換えることができる極対数が6と3と2と1になるので、「6:3:2:1 PC−WFSM」と呼ぶ。 As described above, the PC-WFSM of this embodiment has m = 12, P0 = 6, P1 = 3, P2 = 2, P3 = 1, and the number of pole pairs that can be switched is 6, 3, 2, and 1. Therefore, it is called "6: 3: 2: 1 PC-WFSM".

以上のことを整理したものが図24である。なお、スロットS1〜S12には導体W1〜W24が2個ずつ配置されているが、図24においては、導体W1〜W24の記載を省略する。また、これらの導体の通電方向は、+導体、−導体の符号である+−で表している。 FIG. 24 is a summary of the above. Although two conductors W1 to W24 are arranged in the slots S1 to S12, the description of the conductors W1 to W24 is omitted in FIG. 24. Further, the energizing direction of these conductors is represented by +-, which is a sign of + conductor and-conductor.

図24に示すように、極対数P0=6のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W24の通電方向は、左端のスロットS12(導体W1)→右端のスロットS12(導体W24)の順に、「+−−++−−++−−++−−++−−++−−+」となる。また、極対数P1=3のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W24の通電方向は、上記の順に、「+−+−−+−++−+−−+−++−+−−+−+」となる。また、極対数P2=2のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W24の通電方向は、上記の順に、「+−+−+−−+−+−++−+−+−−+−+−+」となる。また、極対数P3=1のときの各スロットS1〜S12の各導体W1〜W24の通電方向は、上記の順に、「+−+−+−+−+−+−−+−+−+−+−+−+」となる。 As shown in FIG. 24, when the number of pole pairs P0 = 6, the conducting directions of the conductors W1 to W24 of the slots S1 to S12 are in the order of the leftmost slot S12 (conductor W1) → the rightmost slot S12 (conductor W24). , "+-+-++-++-++-++-++-+". Further, when the number of pole pairs P1 = 3, the energizing directions of the conductors W1 to W24 of the slots S1 to S12 are "+-+-+-++-+-+-++-+-" in the above order. +-+ ". Further, when the number of pole pairs P2 = 2, the energizing directions of the conductors W1 to W24 of the slots S1 to S12 are "+-+-+-+-+-++-+-+-+" in the above order. -+-+ ". Further, when the number of pole pairs P3 = 1, the energizing directions of the conductors W1 to W24 of the slots S1 to S12 are "+-+-+-+-+-+-+-+-+-" in the above order. +-+-+ ".

以上説明したように、回転子20Aにおいて、所定のコイル(導体)の通電方向を切り換えることにより、極対数6、極対数3、極対数2、極対数1への極数切換を行うことができる。また、実施例1で説明したように、可変磁束モータとすることもできる。また、PMSMと比較して、実施例1で説明した特長を有することになる。 As described above, in the rotor 20A, by switching the energizing direction of a predetermined coil (conductor), it is possible to switch the number of poles to 6 pole pairs, 3 pole pairs, 2 pole pairs, and 1 pole pair. .. Further, as described in the first embodiment, the variable magnetic flux motor may be used. In addition, it will have the features described in Example 1 as compared with PMSM.

また、第1の実施形態で説明した回転子10の特長に加えて、以下の特長がある。
・1極の中心のティースに界磁磁束が集中して磁気飽和するのを防止できる。
・各コイルが同ピッチとなるため、インピーダンスが同等となる。そのため、通電される電流のアンバランスを防止できる。
Further, in addition to the features of the rotor 10 described in the first embodiment, there are the following features.
-It is possible to prevent the field magnetic flux from concentrating on the tooth at the center of one pole and causing magnetic saturation.
-Since each coil has the same pitch, the impedance is the same. Therefore, it is possible to prevent the imbalance of the energized current.

<第3の実施形態>
第3の実施形態の構成について、図27に示す実施例8を参照して説明を行う。なお、実施例8は、上述した実施例2の図8A及び図8Bで示した回転子10Dをベースにしたものであるが、本実施形態は第1の実施形態の何れの実施例へも適用可能である。
<Third embodiment>
The configuration of the third embodiment will be described with reference to Example 8 shown in FIG. 27. Although the eighth embodiment is based on the rotor 10D shown in FIGS. 8A and 8B of the above-mentioned second embodiment, the present embodiment is applied to any of the first embodiments. It is possible.

[実施例8]
本実施例のPC−WFSMは、図27に示すように、回転子10Lが8個の突極を有する回転子鉄心11Dを有しており、回転子鉄心11Dが突設した8個のティースT1〜T8と凹設した8個のスロットS1〜S8を有している。つまり、回転子鉄心11Dの基本的構成は、第1の実施形態の実施例2〜実施例4で示した回転子鉄心11Bと同じである。
[Example 8]
As shown in FIG. 27, the PC-WFSM of the present embodiment has a rotor core 11D in which the rotor 10L has eight salient poles, and eight teeth T1 in which the rotor core 11D projects. It has eight slots S1 to S8 recessed with ~ T8. That is, the basic configuration of the rotor core 11D is the same as that of the rotor core 11B shown in Examples 2 to 4 of the first embodiment.

また、界磁巻線となるコイルC1〜C4は、実施例2の図8A及び図8Bで示した回転子10DのコイルC1〜C4と同じ配置となっているが、コイルC1〜C4は、複数の導体からなる導体群W1〜W8から構成され、導体群W1〜W8を構成する複数の導体はスロットS1〜S8の各々において通電方向が全て同じとなっている。つまり、コイルC1〜C4の巻線ターン数を増やした構成である。そして、コイルC1〜C4での巻線ターン数を増やすため、本実施例では、巻線(導体)を抑える鉄心傘部の形状が、上述した回転子鉄心11Bの鉄心傘部とは異なっている。 Further, the coils C1 to C4 serving as field windings have the same arrangement as the coils C1 to C4 of the rotor 10D shown in FIGS. 8A and 8B of the second embodiment, but the coils C1 to C4 are plural. The plurality of conductors constituting the conductor groups W1 to W8 and the conductor groups W1 to W8 are all in the same energization direction in each of the slots S1 to S8. That is, the number of winding turns of the coils C1 to C4 is increased. Then, in order to increase the number of winding turns in the coils C1 to C4, in this embodiment, the shape of the iron core umbrella portion that suppresses the winding (conductor) is different from the iron core umbrella portion of the rotor core 11B described above. ..

上述した回転子鉄心11Bでは、図8A及び図8Bに示すように、ティースT1〜T8の鉄心傘部の形状は全て同じであり、各ティースの外縁の円周方向の両側に鉄心傘部が対称的に延設されている。一方、本実施例における回転子鉄心11Dでは、図27に示すように、ティースT1〜T8の鉄心傘部の形状は全て同じではなく、コイルC1〜C4の導体群W1〜W8が受ける遠心力を考慮して、導体群W1〜W8を抑える形状としている。 In the rotor core 11B described above, as shown in FIGS. 8A and 8B, the shapes of the iron core umbrella portions of the teeth T1 to T8 are all the same, and the iron core umbrella portions are symmetrical on both sides in the circumferential direction of the outer edge of each tooth. It has been extended. On the other hand, in the rotor core 11D in this embodiment, as shown in FIG. 27, the shapes of the iron core umbrella portions of the teeth T1 to T8 are not all the same, and the centrifugal force received by the conductor groups W1 to W8 of the coils C1 to C4 is applied. In consideration, the shape is such that the conductor groups W1 to W8 are suppressed.

具体的には、ティースT1においては、コイルC1の導体群W1、W8が遠心力を受けて移動した場合に、導体群W1、W8を抑える位置にある鉄心傘部12a、12bの長さを長くしており、隣り合うティースT2及びT8のティースT1側の鉄心傘部を無くす代わりに、ティースT2、T8の近傍まで、鉄心傘部12a、12bの長さを長くしている。ティースT5においても、ティースT1と同様であり、コイルC4の導体群W4、W5が遠心力を受けて移動した場合に、導体群W4、W5を抑える位置にある鉄心傘部12a、12bの長さを長くしており、隣り合うティースT4及びT6のティースT5側の鉄心傘部を無くす代わりに、ティースT4、T6の近傍まで、鉄心傘部12a、12bの長さを長くしている。 Specifically, in the teeth T1, when the conductor groups W1 and W8 of the coil C1 move by receiving centrifugal force, the lengths of the iron core umbrella portions 12a and 12b at the positions where the conductor groups W1 and W8 are suppressed are lengthened. Instead of eliminating the iron core umbrella portion on the teeth T1 side of the adjacent teeth T2 and T8, the lengths of the iron core umbrella portions 12a and 12b are increased to the vicinity of the teeth T2 and T8. The teeth T5 are the same as the teeth T1, and the lengths of the iron core umbrella portions 12a and 12b at the positions where the conductor groups W4 and W5 are suppressed when the conductor groups W4 and W5 of the coil C4 are moved by receiving centrifugal force. Instead of eliminating the iron core umbrella portion on the teeth T5 side of the adjacent teeth T4 and T6, the lengths of the iron core umbrella portions 12a and 12b are extended to the vicinity of the teeth T4 and T6.

また、ティースT2においては、コイルC2の導体群W2が遠心力を受けて移動した場合に、導体群W2を抑える位置にある鉄心傘部12aの長さを長くしており、隣り合うティースT3のティースT2側の鉄心傘部を無くす代わりに、ティースT3の近傍まで、鉄心傘部12aの長さを長くしている。ティースT6においても、ティースT2と同様に、コイルC3の導体群W6が遠心力を受けて移動した場合に、導体群W6を抑える位置にある鉄心傘部12aの長さを長くしており、隣り合うティースT7のティースT6側の鉄心傘部を無くす代わりに、ティースT7の近傍まで、鉄心傘部12aの長さを長くしている。 Further, in the teeth T2, when the conductor group W2 of the coil C2 is moved by receiving a centrifugal force, the length of the iron core umbrella portion 12a at the position where the conductor group W2 is suppressed is lengthened, and the adjacent teeth T3 Instead of eliminating the iron core umbrella portion on the teeth T2 side, the length of the iron core umbrella portion 12a is increased to the vicinity of the teeth T3. In the teeth T6 as well, as in the teeth T2, when the conductor group W6 of the coil C3 is moved by receiving centrifugal force, the length of the iron core umbrella portion 12a at the position where the conductor group W6 is suppressed is lengthened, and is adjacent to the teeth T6. Instead of eliminating the iron core umbrella portion on the teeth T6 side of the matching teeth T7, the length of the iron core umbrella portion 12a is increased to the vicinity of the teeth T7.

また、ティースT4においては、コイルC3の導体群W3が遠心力を受けて移動した場合に、導体群W3を抑える位置にある鉄心傘部12bの長さを長くしており、隣り合うティースT3のティースT4側の鉄心傘部を無くす代わりに、ティースT3の近傍まで、鉄心傘部12bの長さを長くしている。ティースT8においても、ティースT4と同様に、コイルC2の導体群W7が遠心力を受けて移動した場合に、導体群W7を抑える位置にある鉄心傘部12bの長さを長くしており、隣り合うティースT7のティースT8側の鉄心傘部を無くす代わりに、ティースT7の近傍まで、鉄心傘部12bの長さを長くしている。 Further, in the teeth T4, when the conductor group W3 of the coil C3 is moved by receiving centrifugal force, the length of the iron core umbrella portion 12b at the position where the conductor group W3 is suppressed is lengthened, and the adjacent teeth T3 Instead of eliminating the iron core umbrella portion on the teeth T4 side, the length of the iron core umbrella portion 12b is increased to the vicinity of the teeth T3. In the teeth T8 as well, as in the teeth T4, when the conductor group W7 of the coil C2 is moved by receiving a centrifugal force, the length of the iron core umbrella portion 12b at the position where the conductor group W7 is suppressed is lengthened, and is adjacent to the teeth T8. Instead of eliminating the iron core umbrella portion on the teeth T8 side of the matching teeth T7, the length of the iron core umbrella portion 12b is increased to the vicinity of the teeth T7.

このように、ティースT1、T5では、鉄心傘部12a、12bの両方の長さが長くなり、ティースT2、T6では、鉄心傘部12aの長さが長くなると共に、鉄心傘部12bは無くなり、ティースT4、T8では、鉄心傘部12bの長さが長くなると共に、鉄心傘部12aは無くなり、ティースT3、T7では、鉄心傘部12a、12bの両方が無くなっている。 As described above, in the teeth T1 and T5, the lengths of both the iron core umbrella portions 12a and 12b become long, and in the teeth T2 and T6, the length of the iron core umbrella portion 12a becomes long and the iron core umbrella portion 12b disappears. In the teeth T4 and T8, the length of the iron core umbrella portion 12b becomes longer and the iron core umbrella portion 12a disappears, and in the teeth T3 and T7, both the iron core umbrella portions 12a and 12b are eliminated.

このように、遠心力を受けた導体群W1〜W8が移動する位置にある回転子鉄心11Dの鉄心傘部12a、12bの長さを、遠心力を受けた導体群W1〜W8が移動する位置にない回転子鉄心11Dの鉄心傘部の長さより長くしている。 In this way, the lengths of the iron core umbrella portions 12a and 12b of the rotor core 11D at the positions where the conductor groups W1 to W8 subjected to the centrifugal force move are the positions where the conductor groups W1 to W8 subjected to the centrifugal force move. It is longer than the length of the iron core umbrella part of the rotor core 11D, which is not available.

回転子鉄心11Dを上述した鉄心形状とすることにより、コイルC1〜C4の巻線ターン数を増やすことができ、図8A及び図8Bで示した回転子10Dと比較して、回転子10Lの最大トルクを増加させることができる。 By forming the rotor core 11D into the above-mentioned iron core shape, the number of winding turns of the coils C1 to C4 can be increased, and the maximum of the rotor 10L is as compared with the rotor 10D shown in FIGS. 8A and 8B. The torque can be increased.

本発明は、極数切換機能を有する電動機として好適なものである。 The present invention is suitable as an electric motor having a pole number switching function.

10、10A〜10L 回転子
11、11A〜11D 回転子鉄心
12a、12b 鉄心傘部
20、20A 回転子
30A〜30E 界磁巻線制御回路
C1〜Cm コイル
S1〜Sm スロット
T1〜Tm ティース
W1〜W2m 導体
10, 10A-10L Rotor 11, 11A-11D Rotor Iron core 12a, 12b Iron core Umbrella 20, 20A Rotor 30A-30E Field winding control circuit C1 to Cm Coil S1 to Sm Slot T1 to Tm Teeth W1 to W2m conductor

Claims (4)

極対数をPi、iを0〜nの整数、nを1以上の整数、PiをP0の約数、P0>P1>・・・>Pnとし、複数の極対数Piに切換可能な巻線界磁型同期電動機であって、
2×P0個のスロット及びティースを有する回転子鉄心と、
前記スロットの各々に1つずつ配置された2×P0個の導体と、
前記導体の2つずつをペアとして接続して構成されたP0個の界磁巻線と、
前記界磁巻線の通電方向を変えることにより、極数切換を行う界磁巻線制御回路とを備え、
前記界磁巻線制御回路は、P0/Pi個の隣り合う前記導体を1つの導体グループとして、隣り合う前記導体グループ同士で通電方向が互いに異なるように前記導体を制御して、前記極対数をPiとする
ことを特徴とする巻線界磁型同期電動機。
The number of pole pairs is Pi, i is an integer of 0 to n, n is an integer of 1 or more, Pi is a divisor of P0, P0> P1 >>...> Pn, and the winding field can be switched to a plurality of pole logarithms Pi. It is a magnetic synchronous motor,
A rotor core with 2 x P0 slots and teeth,
2 × P0 conductors, one in each of the slots,
P0 field windings formed by connecting two of the conductors as a pair, and
A field winding control circuit that switches the number of poles by changing the energizing direction of the field winding is provided.
In the field winding control circuit, P0 / Pi of adjacent conductors are regarded as one conductor group, and the conductors are controlled so that the energization directions of the adjacent conductor groups are different from each other to obtain the number of pole pairs. A field winding type synchronous motor characterized by being Pi.
請求項1に記載の巻線界磁型同期電動機において、
前記導体を複数の導体からなる導体群とし、前記複数の導体は前記スロットの各々において通電方向が全て同じである
ことを特徴とする巻線界磁型同期電動機。
In the winding field type synchronous motor according to claim 1,
A winding field type synchronous motor, wherein the conductor is a conductor group composed of a plurality of conductors, and the plurality of conductors have the same energization direction in each of the slots.
請求項2に記載の巻線界磁型同期電動機において、
遠心力を受けた前記導体群が移動する位置にある前記回転子鉄心の鉄心傘部の長さを、前記遠心力を受けた前記導体群が移動する位置にない前記鉄心傘部の長さより長くした
ことを特徴とする巻線界磁型同期電動機。
In the winding field type synchronous motor according to claim 2.
The length of the iron core umbrella portion of the rotor core at the position where the conductor group subjected to the centrifugal force moves is longer than the length of the iron core umbrella portion at the position where the conductor group subjected to the centrifugal force does not move. A winding field type synchronous motor characterized by the fact that it has been used.
極対数をPi、iを0〜nの整数、nを1以上の整数、PiをP0の約数、P0>P1>・・・>Pnとし、複数の極対数Piに切換可能な巻線界磁型同期電動機であって、
2×P0個のスロット及びティースを有する回転子鉄心と、
前記ティースの各々に1つずつ巻かれた2×P0個の界磁巻線と、
前記界磁巻線の通電方向を変えることにより、極数切換を行う界磁巻線制御回路とを備え、
前記界磁巻線制御回路は、P0/Pi個の隣り合う前記界磁巻線を1つの界磁巻線グループとして、隣り合う前記界磁巻線グループ同士で前記ティースに発生する界磁磁束の磁化方向が互いに異なるように前記界磁巻線の通電方向を制御して、前記極対数をPiとする
ことを特徴とする巻線界磁型同期電動機。
The number of pole pairs is Pi, i is an integer of 0 to n, n is an integer of 1 or more, Pi is a divisor of P0, P0> P1 >>...> Pn, and the winding field can be switched to a plurality of pole logarithms Pi. It is a magnetic synchronous motor,
A rotor core with 2 x P0 slots and teeth,
2 × P0 field windings wound around each of the teeth,
A field winding control circuit that switches the number of poles by changing the energizing direction of the field winding is provided.
In the field winding control circuit, P0 / Pi of the adjacent field windings are regarded as one field winding group, and the field magnetic flux generated in the teeth between the adjacent field winding groups is A winding field type synchronous electric motor, characterized in that the energization direction of the field winding is controlled so that the magnetization directions are different from each other, and the number of pole pairs is set to Pi.
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