JP7251212B2 - Wound-field synchronous motor - Google Patents
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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 (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。
Rotating machines have been used in which the optimum number of poles can be switched according to the operating area. Generally, a high number of poles is selected in the low speed range to obtain high torque, and a low number of poles is selected in the high speed range to obtain high output and to reduce iron loss. In the case of an induction motor (IM), this is realized by switching the armature winding circuit (
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, pole number switching has also been studied in PMSM (Non-Patent Document 2). In PMSM, the armature winding is switched on the stator side in the same way as in IM. Low coercive force magnets are used in the rotor, and the magnetization direction of some of the magnets is reversed by the magnetic field generated by the magnetizing current superimposed on the armature winding. Furthermore, a system has been proposed that can switch the number of PMSM poles without switching armature windings (Patent Document 2).
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-switching PMSM disclosed in
(1) Since the armature winding is energized with a magnetizing current for magnetizing and demagnetizing the magnet, the electric wire must be thickened, resulting in an increase in the size of the stator.
(2) Samarium-cobalt magnets or alnico magnets are used as low coercive force magnets, but both of them are more unstable than neodymium magnets in terms of supply, leading to 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 magnetizing 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 pole number switching without thickening the wires on the stator side, using special magnets, or requiring advanced design and control. An object of the present invention is to provide a wound field 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、設定した第1の極対数、又は第1の極対数よりも大きい第2の極対数、又は第2の極対数よりも大きい第3の極対数のいずれかとする
ことを特徴とする。
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、
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、設定した第1の極対数、又は第1の極対数よりも大きい第2の極対数、又は第2の極対数よりも大きい第3の極対数、又は第3の極対数よりも大きい第4の極対数のいずれかとすることを特徴とする。
A winding-field synchronous motor according to a first invention for solving the above-mentioned problems includes:
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 > . A magnetic synchronous motor,
a rotor core having 2×P0 slots and teeth;
2×P0 conductors, one in each of said slots;
P0 field windings configured by connecting two of the conductors in pairs;
A field winding control circuit for switching the number of poles by changing the energization direction of the field winding,
The field winding control circuit sets the P0/Pi adjacent conductors as one conductor group, and controls the conductors so that the adjacent conductor groups have different conduction directions, and the number of pole pairs is controlled. , the set number of pole pairs, or the number of second pole pairs larger than the first number of pole pairs, or the number of third pole pairs larger than the second number of pole pairs
It is characterized by
A winding-field synchronous motor according to a second invention for solving the above-mentioned problems,
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 > . A magnetic synchronous motor,
a rotor core having 2×P0 slots and teeth;
2×P0 conductors, one in each of said slots;
P0 field windings configured by connecting two of the conductors in pairs;
A field winding control circuit for switching the number of poles by changing the energization direction of the field winding,
The field winding control circuit sets the P0/Pi adjacent conductors as one conductor group, and controls the conductors so that the adjacent conductor groups have different conduction directions, and the number of pole pairs is controlled. , the set first number of pole pairs, or the number of second pole pairs larger than the first number of pole pairs, or the number of third pole pairs larger than the second number of pole pairs, or the number of fourth pole pairs larger than the number of third pole pairs is set to either one of the number of pole pairs of
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1又は第2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。
A winding-field synchronous motor according to a third invention for solving the above-mentioned problems,
In the wound-field synchronous motor according to the first or second invention,
The conductor is a conductor group consisting of a plurality of conductors, and the plurality of conductors have the same conducting direction in each of the slots.
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、
上記第3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。
A wound-field synchronous motor according to a fourth invention for solving the above problems is
In the wound field synchronous motor according to the third invention,
The length of the core bevel portion of the rotor core located at the position where the conductor group subjected to centrifugal force moves is longer than the length of the core bevel portion not located at the position where the conductor group subjected to centrifugal force moves. It is characterized by
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 synchronous motor enables pole number switching without thickening the electric wire on the stator side, using a special magnet, or requiring advanced design and control. An electric motor can be provided.
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。 1 to 27, embodiments of a wound field synchronous motor (PC-WFSM) according to the present invention will be described below.
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. A rotor that has a child winding control circuit, a field winding that can switch the number of poles, and a field winding that controls the number of poles by changing the energization direction of some of the field windings. and 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
<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, which will be 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, P0>P1> . . . >Pn. Also, 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 this embodiment includes a
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。 1A and 1B do not show the coils that serve as the field windings, but these coils are configured by connecting two pairs of conductors W1 to Wm. P0 coils will be configured. Concrete connection of the conductors W1 to Wm forming the coil Ck (k=1, 2, . . . , P0) will be described in Examples 1 to 6 below.
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
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 are alternately + conductors, - Controlled to be a conductor. By controlling in this way, it becomes possible to switch to a desired number of pole pairs 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
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
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 this embodiment, the number of pole pairs Pi is switched as described above. In the case of this embodiment, the number of switchable pole pairs Pi is a divisor of P0, and P0>P1> . . . >Pn. For example, in Example 1 (FIGS. 2 to 5) to be described later, m=6 and P0=m/2, so P0=3 and P1=1, which is called "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 this embodiment will be described by exemplifying Examples 1 to 6 below. In Examples 1 to 6 below, rotors having m=6, 8, and 12 salient poles are exemplified. 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. FIG. In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIGS. 3A to 4B, the
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
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。
4A and 4B show the
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 coils C1 to C3 shown in FIGS. 3A and 3B and the coils C1 to C3 shown in FIGS. 4A and 4B are controlled by the field winding
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 source P and one end of the coil C1, the switch SW2 switches between the negative side of the DC power source P and the other end of the coil C1, and the switch SW3 switches between the positive side of the DC power source 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 between the positive side of the DC power supply P and the other end of the coil C2. and one end of the coil C2, the switch SW6 switches between the negative electrode side of the DC power supply P and the other end of the coil C2, the switch SW7 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and the coil The switch SW8 is configured to switch between the negative side of the DC power supply P and the other end of the coil C3.
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。
In other words, the field winding
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. P1=1 can be set.
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, in the P0 mode (P0=3) for the
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, conductor W1 is a + conductor, conductor W2 is a - conductor, conductor W3 is a + conductor, conductor W4 is a - conductor, conductor W5 is a + conductor, and conductor W6 is a - conductor. becomes. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at tooth T1, outward at tooth T2, inward at tooth T3, outward at tooth T4, inward at tooth T5, and outward at tooth T6. , the
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。
In the P1 mode (P1=1) of the
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 form one conductor group in which the three adjacent conductors W1 to W3 are positive conductors, and the three adjacent conductors W4 to W6 is one conductor group with - conductors. As a result, the magnetization direction (white arrow in the drawing) is inward at teeth T1 between the conductor groups and outward at teeth T4 between the conductor groups. That is, the teeth between the conductor groups are alternately directed inward and outward, and each operates as the
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。 In this way, the PC-WFSM of this embodiment has m=6, P0=3, and P1=1, and the number of pole pairs that can be switched is 3 and 1, so it is a "3:1 PC-WFSM." call.
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。 FIG. 2 summarizes the above. Conductors W1 to W6 are arranged in the slots S1 to S6, respectively, but illustration of the conductors W1 to W6 is omitted in FIG. In addition, the direction of conduction of these conductors is indicated by +-, which is the 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 is 3, the conducting directions of the conductors W1 to W6 of the slots S1 to S6 are "+- +-+-". Further, when the number of pole pairs P1=1, the conducting 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。
Then, the pattern of the current flow direction change from the pole pair number P0=3 to P1=1 in each conductor W1 to W6 of each slot S1 to S6 is that the conductors W1 and W3 of the slots S1 and S3 are "+→+" (
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 direction of current flow shown in FIG. 2, one coil is operated by combining conductors of patterns in which + and - are opposite to each other. Specifically, in the
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。
In the
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
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 compared to the PMSM that can switch the number of poles.
・Since no magnetizing current is required for magnet magnetization and demagnetization, there is no need 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 no advanced control is required.
・Because it does not use a special magnet, 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. FIG. In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIGS. 7A to 8B, the
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
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
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 coils C1 to C4 shown in FIGS. 7A and 7B and the coils C1 to C4 shown in FIGS. 8A and 8B are controlled by the field winding
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 electrode side of the DC power source P and one end of the coils C1 and C3 connected in series, and the switch SW2 switches between the negative electrode side of the DC power source P and the coils C1 and C3 connected in series. The switch SW3 switches between the positive side of the DC power supply P and one end of the coils C2 and C4 connected in series, and the switch SW4 switches between the positive side of the DC power supply P and the coils connected in series. The switch SW5 switches between the negative side of the DC power supply P and one end of the series-connected coils C2 and C4, and the switch SW6 switches between the negative side of the DC power supply P. and the other end of series connected coils C2 and C4.
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。
In other words, the field winding
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. P1=1 can be set.
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, in the P0 mode (P0=4) for the
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, conductor W1 is a + conductor, conductor W2 is a - conductor, conductor W3 is a + conductor, conductor W4 is a - conductor, conductor W5 is a + conductor, and conductor W6 is a - conductor. , the conductor W7 becomes a + conductor, and the conductor W8 becomes a - conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at tooth T1, outward at tooth T2, inward at tooth T3, outward at tooth T4, inward at tooth T5, and outward at tooth T6. , the teeth T7 are directed inward and the teeth T8 are directed outward.
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。
In the P1 mode (P1=1) of the
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 form one conductor group in which the four adjacent conductors W1 to W4 are + conductors, and the four adjacent conductors W5 to W8 is one conductor group with - conductors. As a result, the magnetization direction (white arrow in the drawing) is inward at the teeth T1 between the conductor groups and outward at the teeth T5 between the conductor groups. In other words, the teeth between the conductor groups are alternately directed inward and outward, and each operates as the
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。 Thus, the PC-WFSM of this embodiment has m=8, P0=4, and P1=1, and the number of pole pairs that can be switched is 4 and 1, so it is a "4:1 PC-WFSM." call.
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. Conductors W1 to W8 are arranged in the slots S1 to S8, respectively, but illustration of the conductors W1 to W8 is omitted in FIG. In addition, the direction of conduction of these conductors is indicated by +-, which is the 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 is 4, the conducting directions of the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 are "+- +-+-+-". Further, when the pole pair number P1=1, the conducting 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。
Then, the pattern of the current flow direction change from the number of pole pairs P0=4 to P1=1 in each of the conductors W1 to W8 of each of the slots S1 to S8 is that the conductors W1 and W3 of the slots S1 and S3 are "+→+" (
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 direction of current flow shown in FIG. 6, one coil is operated by combining conductors of patterns in which + and - are opposite to each other. Specifically, in the
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。
In the
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
[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
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
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。
12A and 12B show the
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 controlled by the field winding
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, using the field winding
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, in the P0 mode (P0=4) for the
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, conductor W1 is a + conductor, conductor W2 is a - conductor, conductor W3 is a + conductor, conductor W4 is a - conductor, conductor W5 is a + conductor, and conductor W6 is a - conductor. , the conductor W7 becomes a + conductor, and the conductor W8 becomes a - conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at tooth T1, outward at tooth T2, inward at tooth T3, outward at tooth T4, inward at tooth T5, and outward at tooth T6. , the teeth T7 are directed inward and the teeth T8 are directed outward.
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。
In the P1 mode (P1=2) of the
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 form one conductor group in which two adjacent conductors W8 and W1 are + conductors, and two adjacent conductors W2 and W3 becomes one conductor group with - conductors, two adjacent conductors W4 and W5 become one conductor group with + conductors, and two adjacent conductors W6 and W7 become one conductor group with - conductors. Become. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are outward at teeth T2 between the conductor groups, inward at teeth T4 between the conductor groups, outward at teeth T6 between the conductor groups, and outward at teeth T6 between the conductor groups. It becomes inward at T8. That is, the teeth between the conductor groups are alternately directed outward and inward, and each operates as
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。 In this way, the PC-WFSM of this embodiment has m=8, P0=4, and P1=2, and the number of pole pairs that can be switched is 4 and 2, so it is a "4:2 PC-WFSM." call.
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. Conductors W1 to W8 are arranged in the slots S1 to S8, respectively, but the illustration of the conductors W1 to W8 is omitted in FIG. In addition, the direction of conduction of these conductors is indicated by +-, which is the 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 is 4, the conducting directions of the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 are "+- +-+-+-". Further, when the number of pole pairs P1=2, the conducting 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。
Then, the pattern of the current flow direction change from the number of pole pairs P0=4 to P1=2 in each of the conductors W1 to W8 of each of the slots S1 to S8 is that the conductors W1 and W5 of the slots S1 and S5 are "+→+" (
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 direction of current flow shown in FIG. 10, one coil is operated by combining conductors of patterns in which + and - are opposite to each other. Specifically, in the
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。
In the
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
[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
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
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。
15A and 15B show the
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 controlled by the field winding
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, the field winding
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, in the P0 mode (P0=4) for the
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, conductor W1 is a + conductor, conductor W2 is a - conductor, conductor W3 is a + conductor, conductor W4 is a - conductor, conductor W5 is a + conductor, and conductor W6 is a - conductor. , the conductor W7 becomes a + conductor, and the conductor W8 becomes a - conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at tooth T1, outward at tooth T2, inward at tooth T3, outward at tooth T4, inward at tooth T5, and outward at tooth T6. , the teeth T7 are directed inward and the teeth T8 are directed outward.
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
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 form one conductor group with the two adjacent conductors W1 and W2 as positive conductors, and the two adjacent conductors W3 and W4. becomes one conductor group with - 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. Become. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are directed inward at the teeth T1 between the conductor groups, outward at the teeth T3 between the conductor groups, inward at the teeth T5 between the conductor groups, and inward at the teeth T5 between the conductor groups. It becomes outward at T7. That is, the teeth between the conductor groups are alternately directed inward and outward, and each operates as
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。 In this way, the PC-WFSM of this embodiment has m=8, P0=4, and P1=2, and the number of pole pairs that can be switched is 4 and 2, so it is a "4:2 PC-WFSM." call.
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. Conductors W1 to W8 are arranged in the slots S1 to S8, respectively, but illustration of the conductors W1 to W8 is omitted in FIG. In addition, the direction of conduction of these conductors is indicated by +-, which is the 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 is 4, the conducting directions of the conductors W1 to W8 of the slots S1 to S8 are "+- +-+-+-". Further, when the pole pair number P1=2, the conducting 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。
Then, the pattern of the current flow direction change from the number of pole pairs P0=4 to P1=2 in each of the conductors W1 to W8 of each of the slots S1 to S8 is that the conductors W1 and W5 of the slots S1 and S5 are "+→+" (
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 direction of current flow shown in FIG. 13, one coil is operated by combining conductors of patterns in which + and - are opposite to each other. Specifically, in the
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。
In the
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
[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. FIG. In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIGS. 17A to 18C, the
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
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
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 coils C1 to C6 shown in FIGS. 17A to 17C and the coils C1 to C6 shown in FIGS. 18A to 18C are controlled in their energizing directions by the field winding
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 source P and one end of the coil C1, the switch SW2 switches between the negative side of the DC power source P and the other end of the coil C1, and the switch SW3 switches between the positive side of the DC power source 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, and the switch SW4 switches between the negative side of the DC power supply P and the other end of the coil C2. The switch SW5 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and one end of the coil C3, the switch SW6 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and the other end of the coil C3, and the switch SW7 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and the other end of the coil C3. , the negative electrode side of the DC power source P and one end of the coil C3, and the switch SW8 is configured to switch between the negative electrode side of the DC power source 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 omitted in FIG. 19, the switches SW9 to SW12 for the coil C4 and the switches SW13 to SW16 for the coil C5 correspond to the switches SW5 to SW8 for the coil C3. is configured similarly. Also, the switches SW17 to SW20 for the coil C6 are configured similarly to 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。
In other words, the field winding
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. It is possible to set P1=3, or set the number of pole pairs P2=2.
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, in the P0 mode (P0=6) for the
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, conductor W1 is a + conductor, conductor W2 is a - conductor, conductor W3 is a + conductor, conductor W4 is a - conductor, conductor W5 is a + conductor, and conductor W6 is a - conductor. , the conductor W7 is a + conductor, the conductor W8 is a - conductor, the conductor W9 is a + conductor, the conductor W10 is a - conductor, the conductor W11 is a + conductor, and the conductor W12 is a - conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at tooth T1, outward at tooth T2, inward at tooth T3, outward at tooth T4, inward at tooth T5, and outward at tooth T6. , teeth T7 are inward, teeth T8 are outward, teeth T9 are inward, teeth T10 are outward, teeth T11 are inward, and teeth T12 are outward. =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。
For the
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 form one conductor group with the two adjacent conductors W1 and W2 as positive conductors, and the two adjacent conductors W3 and W4. become one conductor group with - conductors, two adjacent conductors W5 and W6 become one conductor group with + conductors, and two adjacent conductors W7 and W8 become one conductor group with - conductors. , two adjacent conductors W9 and W10 form one conductor group with positive conductors, and two adjacent conductors W11 and W12 form one conductor group with negative conductors. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are directed inward at the teeth T1 between the conductor groups, outward at the teeth T3 between the conductor groups, inward at the teeth T5 between the conductor groups, and inward at the teeth T5 between the conductor groups. The teeth T7 between the conductor groups are outward, the teeth T9 between the conductor groups are inward, and the teeth T11 between the conductor groups are outward. That is, the teeth between the conductor groups are alternately directed inward and outward, and the
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。
In the P2 mode (P2=2) of the
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 form one conductor group in which the three adjacent conductors W1 to W3 are + conductors, and the three adjacent conductors W4 to W6 becomes one conductor group with - conductors, three adjacent conductors W7 to W9 become one conductor group with + conductors, and three adjacent conductors W10 to W12 become one conductor group with - conductors. Become. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are directed inward at teeth T1 between the conductor groups, outward at teeth T4 between the conductor groups, inward at teeth T7 between the conductor groups, and inward at teeth T7 between the conductor groups. It becomes outward at T10. That is, the teeth between the conductor groups are alternately directed inward and outward, and each operates as the
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。 Thus, in the PC-WFSM of this embodiment, m=12, P0=6, P1=3, P2=2, and the numbers of pole pairs that can be switched are 6, 3, and 2. :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 conductors W1 to W12 are arranged in the slots S1 to S12, respectively, illustration of the conductors W1 to W12 is omitted in FIG. In addition, the direction of conduction of these conductors is indicated by +-, which is the 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 is 6, the conducting directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "+- +-+-+-+-+-". Further, when the pole pair number P1=3, the conducting 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 conducting 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, the pattern of the energization direction change in the number of pole pairs P0=6→P1=3→P2=2 in each of the conductors W1 to W12 of each of the slots S1 to S12 is that the conductors W1 and W9 of the slots S1 and S9 are "+→+ →+” (
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 direction of current flow shown in FIG. 16, one coil is operated by combining conductors of patterns in which + and - are opposite to each other. Specifically, in the
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。
In the
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
[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. FIG. In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIGS. 21A to 21D, the
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, in which 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 constituted by connecting the conductor W5 arranged in the slot S5 and the conductor W5 arranged in the slot S8 W8 is connected, 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 coils C1 to C6 shown in FIGS. 21A to 21D are controlled in their energization directions by a field winding
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 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. It is The switch SW3 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and one end of the coil C2, the switch SW4 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and the other end of the coil C2, and the switch SW5 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and the other end of the coil C2. , the negative electrode side of the DC power supply P and one end of the coil C2, and the switch SW6 is configured to switch between the negative electrode 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 omitted 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 , and the switches SW3 to SW6 for the coil C2. Also, the switches SW19 to SW22 for the coil C6 are configured similarly to the switches SW3 to SW6 for the coil C2, as shown in FIG.
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。
In other words, the field winding
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. 3, the number of pole pairs P2=2, or the number of pole pairs 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, for the
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, conductor W1 is a + conductor, conductor W2 is a - conductor, conductor W3 is a + conductor, conductor W4 is a - conductor, conductor W5 is a + conductor, conductor W6 is a - conductor, and conductor W7. is a + conductor, the conductor W8 is a - conductor, the conductor W9 is a + conductor, the conductor W10 is a - conductor, the conductor W11 is a + conductor, and the conductor W12 is a - conductor. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are inward at tooth T1, outward at tooth T2, inward at tooth T3, outward at tooth T4, inward at tooth T5, and outward at tooth T6. , teeth T7 are inward, teeth T8 are outward, teeth T9 are inward, teeth T10 are outward, teeth T11 are inward, and teeth T12 are outward. =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。
For the
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, conductors W1-W12 form one conductor group with two adjacent conductors W1 and W2 as + conductors, and two adjacent conductors W3 and W4 as - conductors. One conductor group with two adjacent conductors W5 and W6 as + conductors, one conductor group with two adjacent conductors W7 and W8 as - conductors, and two The adjacent conductors W9 and W10 form one conductor group with + conductors, and the two adjacent conductors W11 and W12 form one conductor group with - conductors. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are directed inward at the teeth T1 between the conductor groups, outward at the teeth T3 between the conductor groups, inward at the teeth T5 between the conductor groups, and inward at the teeth T5 between the conductor groups. The teeth T7 between the conductor groups are outward, the teeth T9 between the conductor groups are inward, and the teeth T11 between the conductor groups are outward. That is, the teeth between the conductor groups are alternately directed inward and outward, and the
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。
For the
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, conductors W1-W12 form one conductor group with three adjacent conductors W1-W3 as + conductors and three adjacent conductors W4-W6 as - conductors. , 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. As a result, the magnetization directions (white arrows in the figure) are directed inward at teeth T1 between the conductor groups, outward at teeth T4 between the conductor groups, inward at teeth T7 between the conductor groups, and inward at teeth T7 between the conductor groups. It becomes outward at T10. That is, the teeth between the conductor groups are alternately directed inward and outward, and the
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。
For the
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, conductors W1-W12 form one conductor group with six adjacent conductors W1-W6 as + conductors and six adjacent conductors W7-W12 as - conductors. becomes one conductor group. As a result, the magnetization direction (white arrow in the figure) is inward at teeth T1 between the conductor groups and outward at teeth T7 between the conductor groups. That is, the teeth between the conductor groups are alternately directed inward and outward, and the
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。 Thus, in the PC-WFSM of this embodiment, m=12, P0=6, P1=3, P2=2, P3=1, and the numbers of pole pairs that can be switched are 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 conductors W1 to W12 are arranged in the slots S1 to S12, respectively, the illustration of the conductors W1 to W12 is omitted in FIG. In addition, the direction of conduction of these conductors is indicated by +-, which is the 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 is 6, the conducting directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "+- +-+-+-+-+-". Further, when the pole pair number P1=3, the conducting 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 conducting directions of the conductors W1 to W12 of the slots S1 to S12 are "+++---+++---" in the above order. Further, when the pole pair number P3=1, the conducting 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, the pattern of the change in the energization direction of the number of pole pairs P0 = 6 → P1 = 3 → P2 = 2 → P3 = 1 in each conductor W1 to W12 of each slot S1 to S12 is that the conductor W1 of the slot S1 is "+ → + →+→+” (
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 current flow direction change shown in FIG. 20, one coil is operated by combining conductors of patterns in which + and - are opposite to each other. Specifically, the coil C1 combines the conductor W1 that forms the
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
<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 Example 7, which will be described later, will be described with reference to FIGS. 23A and 23B. Here, too, 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. Also, 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 this embodiment, as shown in FIGS. 23A and 23B, the
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
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 controlled by a field winding control circuit to form a field winding group consisting of j (=P0/Pi) adjacent coils. The magnetization directions of the magnetic flux are controlled so that the adjacent coil groups are alternately directed inward and outward. At this time, the conductors W1 to W2m are controlled so that adjacent conductors in the same coil group alternately become + conductors and - conductors, and the conductors in adjacent coil groups are + conductors and - conductors. are controlled to reverse the order of By controlling in this way, it becomes possible to switch to a desired number of pole pairs 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。
The
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
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 this embodiment, the number of pole pairs Pi is switched as described above. In the case of this embodiment as well, the number of switchable pole pairs 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), which will be described later, m=12 and P0=m/2, so P0=6, P1=3, P2=2, and P3=1. :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 this embodiment will be described by exemplifying Example 7 below. In addition, in Example 7 below, a rotor having m=12 salient poles is exemplified, but the present embodiment can be applied to a rotor having an even number of salient poles of 4 or more.
[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. FIG. In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIGS. 25A to 25D, the
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, in which the coil C1 is configured by connecting the conductor W1 arranged in the slot S12 and the conductor W2 arranged in the slot S1. , the coil C2 is configured by connecting the conductor W3 arranged in the slot S1 and the conductor W4 arranged in the slot S2, and the coil C3 connects the conductor W5 arranged in the slot S2 and the conductor W6 arranged in the 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 slot S5 with the conductor W9 arranged in the slot S4 The coil C6 is configured by connecting the conductor W10 and 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 slot S10 with the conductor W19 arranged in the slot S9. The coil C11 is configured by connecting the conductor W21 placed in the slot S10 and the conductor W22 placed in the slot S11, and the coil C12 is configured by connecting the conductor W23 placed in the slot S11 and the slot 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 coils C1 to C12 shown in FIGS. 25A to 25D are controlled in their energizing directions by a field winding
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 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. It is The switch SW3 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and one end of the coil C2, the switch SW4 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and the other end of the coil C2, and the switch SW5 switches between the positive electrode side of the DC power supply P and the other end of the coil C2. , the negative electrode side of the DC power supply P and one end of the coil C2, and the switch SW6 is configured to switch between the negative electrode 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 omitted 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-SW22 for coil C7, switches SW23-SW26 for coil C7, switches SW27-SW30 for coil C8, switches SW31-SW34 for coil C9, and switches SW35-SW38 for coil C10 are the same as switches SW3-SW6 for coil C2. is configured to
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。 Also, as shown in FIG. 26, the switches SW39 to SW42 for the coil C11 are configured similarly to the switches SW3 to SW6 for the coil C2. It is configured in the same manner 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。
In other words, the field winding
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. 3, the number of pole pairs P2=2, or the number of pole pairs 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, for the
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, the coils C1 to C12 form one coil group, one coil at a time. 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. Then, the conductors W9 and W10 in the coil C5 are in the order of the + conductor and the - conductor, the conductors W11 and W12 in the coil C6 are in the order of the - conductor and the + conductor, and the conductors W13 and W14 in the coil C7 are the + conductor, Conductors W15 and W16 in coil C8 are in the order of - conductor and + conductor, conductors W17 and W18 in coil C9 are in the order of + conductor and - conductor, and conductors W19 and W20 in coil C10 are in the order of - conductor. , − conductor, and + conductor, the conductors W21 and W22 in the coil C11 are in the order of + conductor and − conductor, and the conductors W23 and W24 in the coil 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 tooth T1, inward at tooth T2, outward at tooth T3, inward at tooth T4, outward at tooth T5, and inward at tooth T6. , teeth T7 are outward, teeth T8 are inward, teeth T9 are outward, teeth T10 are inward, teeth T11 are outward, and teeth T12 are inward. 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。
For the
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, in the coils C1 to C12, two adjacent coils form one coil group, and the conductors W1 to W4 in the coils C1 and C2 are in the order of + conductor and - conductor. , the conductors W5 to W8 in the coils C3 and C4 are in the order of - conductor and + conductor, the 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. are 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 in teeth T1 and T2, inward in teeth T3 and T4, outward in teeth T5 and T6, inward in teeth T7 and T8, and inward in teeth T9, T10 is directed outward, teeth T11 and T12 are directed inward, and the
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。
For the
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 form one coil group of three adjacent coils, and the conductors W1 to W6 in the coils C1 to C3 are in the order of + conductor and - conductor. , the conductors W7 to W12 in the coils C4 to C6 are in the order of the - conductor and the + conductor, the conductors W13 to W18 in the coils C7 to C9 are in the order of the + conductor and the - conductor, and the conductors W19 to W24 in the coils C10 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~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 teeth T1 to T3, inward for teeth T4 to T6, outward for teeth T7 to T9, and inward for teeth T10 to T12. It operates as the
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。
In the P3 mode (P3=1) of the
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 as 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 of the coils C7 to C12 are in the order of the - conductor and the + 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 directed outward at teeth T1 to T6 and directed inward at teeth T7 to T12, so that the
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。 Thus, in the PC-WFSM of this embodiment, m=12, P0=6, P1=3, P2=2, P3=1, and the numbers of pole pairs that can be switched are 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 summarizes the above. Although two conductors W1 to W24 are arranged in each of the slots S1 to S12, illustration of the conductors W1 to W24 is omitted in FIG. In addition, the direction of conduction of these conductors is indicated by +-, which is the 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 is P0=6, the current flow direction of each of the conductors W1 to W24 of each of the slots S1 to S12 is in the order of leftmost slot S12 (conductor W1) → rightmost slot S12 (conductor W24). , "+--++--++--++--++--++--+". When the number of pole pairs P1 is 3, the conducting directions of the conductors W1 to W24 of the slots S1 to S12 are, in the above order, "+-+--+-++-+--+-++-+-- +-+”. In addition, when the number of pole pairs P2 is 2, the conducting directions of the conductors W1 to W24 of the slots S1 to S12 are, in the above order, "+-+-+--+-+-+++-+-+--+ -+-+". In addition, when the pole pair number P3=1, the conducting 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
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。
In addition to the features of the
・It is possible to prevent the field magnetic flux from concentrating on the tooth at the center of one pole and causing magnetic saturation.
・Because each coil has the same pitch, the impedance is the same. Therefore, it is possible to prevent imbalance of the current to be energized.
<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. The eighth embodiment is based on the
[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]
In the PC-WFSM of this embodiment, as shown in FIG. 27, the
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。
In addition, the coils C1 to C4 serving as the field windings are arranged in the same manner as the coils C1 to C4 of the
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
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 tooth T1, when the conductor groups W1 and W8 of the coil C1 move due to centrifugal force, the lengths of the
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 tooth T2, when the conductor group W2 of the coil C2 moves due to the centrifugal force, the length of the
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 tooth T4, when the conductor group W3 of the coil C3 moves due to the centrifugal force, the length of the
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。
Thus, in the teeth T1 and T5, both the
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 length of the
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 making the
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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY 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-
Claims (4)
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、設定した第1の極対数、又は第1の極対数よりも大きい第2の極対数、又は第2の極対数よりも大きい第3の極対数のいずれかとする
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 > . A magnetic synchronous motor,
a rotor core having 2×P0 slots and teeth;
2×P0 conductors, one in each of said slots;
P0 field windings configured by connecting two of the conductors in pairs;
A field winding control circuit for switching the number of poles by changing the energization direction of the field winding,
The field winding control circuit sets the P0/Pi adjacent conductors as one conductor group, and controls the conductors so that the adjacent conductor groups have different conduction directions, and the number of pole pairs is controlled. , a set number of first pole pairs, a second number of pole pairs larger than the first number of pole pairs, or a third number of pole pairs larger than the second number of pole pairs. Magnetic synchronous motor.
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、設定した第1の極対数、又は第1の極対数よりも大きい第2の極対数、又は第2の極対数よりも大きい第3の極対数、又は第3の極対数よりも大きい第4の極対数のいずれかとする
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 > . A magnetic synchronous motor,
a rotor core having 2×P0 slots and teeth;
2×P0 conductors, one in each of said slots;
P0 field windings configured by connecting two of the conductors in pairs;
A field winding control circuit for switching the number of poles by changing the energization direction of the field winding,
The field winding control circuit sets the P0/Pi adjacent conductors as one conductor group, and controls the conductors so that the adjacent conductor groups have different conduction directions, and the number of pole pairs is controlled. , the set first number of pole pairs, or the number of second pole pairs larger than the first number of pole pairs, or the number of third pole pairs larger than the second number of pole pairs, or the number of fourth pole pairs larger than the number of third pole pairs A wound-field synchronous motor, characterized in that the number of pole pairs is any one of:
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 wound field synchronous motor according to claim 1 or 2,
A wound-field synchronous motor, wherein the conductor is a conductor group consisting of a plurality of conductors, and the plurality of conductors have the same conducting direction in each of the slots.
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 wound field synchronous motor according to claim 3,
The length of the core bevel portion of the rotor core located at the position where the conductor group subjected to centrifugal force moves is longer than the length of the core bevel portion not located at the position where the conductor group subjected to centrifugal force moves. A wound field synchronous motor characterized by:
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