TOP特許意匠商標
特許ウォッチ DM通知 Twitter
10個以上の画像は省略されています。
公開番号2021182866
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211125
出願番号2021136532
出願日20210824
発明の名称回転電機
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02P 21/22 20160101AFI20211029BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】磁石ユニットの温度変化による磁石磁束の変化が回転電機のトルクに及ぼす影響を小さくすることができる回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、制御装置110を備えている。制御装置110は、回転電機のトルク指令値と関係付けられてq軸指令電流Iq*が規定されたマップ情報と、トルク指令値とに基づいて、q軸指令電流Iq*を設定する。制御装置110は、磁石ユニットの温度変化がトルク指令値とq軸指令電流Iq*との関係に及ぼす影響を抑制するように、q軸指令電流Iq*を補正する処理を行う。制御装置110は、固定子巻線に流れるq軸電流を、補正されたq軸指令電流「Kq×Iq*」に制御すべくインバータを操作する。
【選択図】 図43
特許請求の範囲【請求項1】
周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する磁石部(42)を含む界磁子(40)と、
多相の電機子巻線(51)を有する電機子(50)と、を備え、前記界磁子及び前記電機子のうちいずれかが回転子とされている回転電機(10,803a)において、
前記電機子巻線に電気的に接続された電力変換装置(101)と、
前記電機子巻線に流れるq軸電流をq軸指令電流に制御すべく前記電力変換装置を操作する制御部(110,821)と、を備え、
前記制御部は、
前記回転電機の制御量の指令値と関係付けられて前記q軸指令電流が規定された規定情報と、前記指令値とに基づいて、前記q軸指令電流を設定する指令電流設定部と、
前記磁石部の温度変化が前記指令値と前記q軸指令電流との関係に及ぼす影響を抑制するように、前記指令電流設定部により設定された前記q軸指令電流を補正する処理を行う補正部と、を有し、
前記制御部は、前記電機子巻線に流れるq軸電流を、補正された前記q軸指令電流に制御すべく前記電力変換装置を操作する回転電機。
続きを表示(約 260 文字)【請求項2】
前記制御部は、前記磁石部の温度情報を取得する温度取得部を有し、
前記補正部は、前記補正する処理として、取得された前記温度情報に基づいて、前記q軸指令電流を補正する処理を行う請求項1に記載の回転電機。
【請求項3】
前記制御部は、前記回転電機の電気角速度、及び前記電機子巻線に発生する誘起電圧の情報を取得する取得部を有し、
前記補正部は、前記補正する処理として、取得された前記電気角速度及び前記誘起電圧の情報に基づいて、前記q軸指令電流を補正する請求項1に記載の回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この明細書における開示は、回転電機に関する。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、例えば特許文献1に記載されているように、周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する磁石部を含む界磁子と、多相の電機子巻線を有する電機子と、を備える回転電機が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2014−93859号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、磁石部は、その温度が高いほど磁石磁束が小さくなる特性を有している。このため、磁石部の温度変化による磁石磁束の変化が回転電機のトルクに影響を及ぼす。この影響は小さい方が望ましい。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、磁石部の温度変化による磁石磁束の変化が回転電機のトルクに及ぼす影響を小さくすることができる回転電機を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【0007】
手段1は、周方向に極性が交互となる複数の磁極を有する磁石部を含む界磁子と、
多相の電機子巻線を有する電機子と、を備え、前記界磁子及び前記電機子のうちいずれかが回転子とされている回転電機である。
【0008】
手段1は、前記電機子巻線に電気的に接続された電力変換装置と、
前記電機子巻線に流れるq軸電流をq軸指令電流に制御すべく前記電力変換装置を操作する制御部と、を備える。
【0009】
前記制御部は、
前記回転電機の制御量の指令値と関係付けられて前記q軸指令電流が規定された規定情報と、前記指令値とに基づいて、前記q軸指令電流を設定する指令電流設定部と、
前記磁石部の温度変化が前記指令値と前記q軸指令電流との関係に及ぼす影響を抑制するように、前記指令電流設定部により設定された前記q軸指令電流を補正する処理を行う補正部と、を有する。
【0010】
前記制御部は、前記電機子巻線に流れるq軸電流を、補正された前記q軸指令電流に制御すべく前記電力変換装置を操作する。
【0011】
手段1において、制御部は、電機子巻線に流れるq軸電流をq軸指令電流に制御すべく電力変換装置を操作する。q軸指令電流は、回転電機の制御量の指令値と関係付けられてq軸指令電流が規定された規定情報と、指令値とに基づいて設定される。
【0012】
ここで、磁石部の温度変化により磁石部の磁石磁束が変化すると、実際の制御量を指令値にするために要求されるq軸指令電流が、規定情報において指令値と関係付けられているq軸指令電流からずれてしまう。この場合、設定されたq軸指令電流にq軸電流を制御したとしても、実際の制御量が指令値からずれてしまう。
【0013】
そこで、手段1では、磁石部の温度変化が指令値とq軸指令電流との関係に及ぼす影響を抑制するように、指令電流設定部により設定されたq軸指令電流を補正する処理が行われる。そして、補正されたq軸指令電流にq軸電流が制御される。これにより、磁石部の温度変化による磁石磁束の変化が回転電機のトルクに及ぼす影響を小さくすることができる。
【0014】
ここで、手段1は、例えば以下のように具体化することができる。詳しくは、前記制御部は、前記磁石部の温度情報を取得する温度取得部を有し、
前記補正部は、前記補正する処理として、取得された前記温度情報に基づいて、前記q軸指令電流を補正する処理を行う。
【0015】
また、手段1は、例えば以下のように具体化することもできる。詳しくは、前記制御部は、前記回転電機の電気角速度、及び前記電機子巻線に発生する誘起電圧の情報を取得する取得部を有し、
前記補正部は、前記補正する処理として、取得された前記電気角速度及び前記誘起電圧の情報に基づいて、前記q軸指令電流を補正する。
【0016】
磁石部の磁石磁束は、誘起電圧及び電気角速度に基づいて把握することができる。このため、磁石部の温度変化が指令値とq軸指令電流との関係に及ぼす影響を把握するために、磁石部の温度情報に代えて、誘起電圧及び電気角速度を用いることができる。
【0017】
手段2は、手段1において、複数の駆動輪を備える車両に適用され、前記駆動輪を回転させる動力源となる回転電機において、
当該回転電機は、複数の前記駆動輪のうち少なくとも2つの駆動輪に対応して個別に設けられ、
前記制御部は、前記各回転電機に対応して個別に設けられている。
【0018】
手段2において、回転電機は、複数の駆動輪のうち少なくとも2つの駆動輪に対応して個別に設けられている。ここで、各回転電機の駆動状態や雰囲気温度の相違に起因して、各回転電機における磁石部の温度が相違し得る。この場合、例えば、各磁石部のうちいずれかの温度に基づいて各回転電機のq軸指令電流を一律に補正してしまうと、各回転電機のうち少なくとも一部においてq軸指令電流を適正に補正できない事態が発生し得る。その結果、車両の走行制御を適正に実施できなくなる懸念がある。
【0019】
そこで、手段2では、制御部が各回転電機に対応して個別に設けられている。このため、各制御部において、その制御部の制御対象となる回転電機のq軸指令電流を適正に補正することができる。これにより、車両の走行制御を適正に実施することができる。
【0020】
手段3は、手段1において、飛行装置に適用され、前記飛行装置を飛行させる動力源となる回転電機において、
前記飛行装置は、
基体と、
前記基体に設けられ、プロペラを有する複数のスラスタと、を備え、
当該回転電機は、前記各プロペラに対応して個別に設けられ、
前記制御部は、前記各回転電機に対応して個別に設けられている。
【0021】
手段3において、回転電機は、各プロペラに対応して個別に設けられている。ここで、各回転電機の駆動状態や雰囲気温度の相違に起因して、各回転電機における磁石部の温度が相違し得る。この場合、例えば、各磁石部のうちいずれかの温度に基づいて各回転電機のq軸指令電流を一律に補正してしまうと、各回転電機のうち少なくとも一部においてq軸指令電流を適正に補正できない事態が発生し得る。
【0022】
そこで、手段3では、制御部が各回転電機に対応して個別に設けられている。このため、各制御部において、その制御部の制御対象となる回転電機のq軸指令電流を適正に補正することができる。これにより、飛行装置の飛行制御を適正に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
回転電機の縦断面斜視図。
回転電機の縦断面図。
図2のIII−III線断面図。
図3の一部を拡大して示す断面図。
回転電機の分解図。
インバータユニットの分解図。
固定子巻線のアンペアターンとトルク密度との関係を示すトルク線図。
回転子及び固定子の横断面図。
図8の一部を拡大して示す図。
固定子の横断面図。
固定子の縦断面図。
固定子巻線の斜視図。
導線の構成を示す斜視図。
素線の構成を示す模式図。
n層目における各導線の形態を示す図。
n層目とn+1層目の各導線を示す側面図。
実施形態の磁石について電気角と磁束密度との関係を示す図。
比較例の磁石について電気角と磁束密度との関係を示す図。
回転電機の制御システムの電気回路図。
制御装置による電流フィードバック制御処理を示す機能ブロック図。
制御装置によるトルクフィードバック制御処理を示す機能ブロック図。
第2実施形態における回転子及び固定子の横断面図。
図22の一部を拡大して示す図。
磁石ユニットにおける磁束の流れを具体的に示す図。
変形例1における固定子の断面図。
変形例1における固定子の断面図。
変形例2における固定子の断面図。
変形例3における固定子の断面図。
変形例4における固定子の断面図。
変形例7における回転子及び固定子の横断面図。
変形例8において操作信号生成部の処理の一部を示す機能ブロック図。
キャリア周波数変更処理の手順を示すフローチャート。
変形例9において導線群を構成する各導線の接続形態を示す図。
変形例9において4対の導線が積層配置されている構成を示す図。
変形例10においてインナロータ型の回転子及び固定子の横断面図。
図35の一部を拡大して示す図。
インナロータ型の回転電機の縦断面図。
インナロータ型の回転電機の概略構成を示す縦断面図。
変形例11においてインナロータ構造の回転電機の構成を示す図。
変形例11においてインナロータ構造の回転電機の構成を示す図。
変形例12において回転電機子形の回転電機の構成を示す図。
変形例14における導線の構成を示す断面図。
変形例15における制御装置による電流フィードバック制御処理を示す機能ブロック図。
変形例15における補正係数の設定方法を示す図。
変形例16における制御装置による電流フィードバック制御処理を示す機能ブロック図。
変形例17における車両を示す図。
変形例18における飛行装置を示す図。
変形例18における飛行装置を示す図。
変形例18における制御装置の配置態様を示す図。
リラクランストルク、磁石トルク及びDMの関係を示す図。
ティースを示す図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび/または構造的に対応する部分および/または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および/又は関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【0025】
本実施形態における回転電機は、例えば車両動力源として用いられるものとなっている。ただし、回転電機は、産業用、車両用、家電用、OA機器用、遊技機用などとして広く用いられることが可能となっている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
【0026】
(第1実施形態)
本実施形態に係る回転電機10は、同期式多相交流モータであり、アウタロータ構造(外転構造)のものとなっている。回転電機10の概要を図1乃至図5に示す。図1は、回転電機10の縦断面斜視図であり、図2は、回転電機10の回転軸11に沿う方向での縦断面図であり、図3は、回転軸11に直交する方向での回転電機10の横断面図(図2のIII−III線断面図)であり、図4は、図3の一部を拡大して示す断面図であり、図5は、回転電機10の分解図である。なお、図3では、図示の都合上、回転軸11を除き、切断面を示すハッチングを省略している。以下の記載では、回転軸11が延びる方向を軸方向とし、回転軸11の中心から放射状に延びる方向を径方向とし、回転軸11を中心として円周状に延びる方向を周方向としている。
【0027】
回転電機10は、大別して、軸受ユニット20と、ハウジング30と、回転子40と、固定子50と、インバータユニット60とを備えている。これら各部材は、いずれも回転軸11と共に同軸上に配置され、所定順序で軸方向に組み付けられることで回転電機10が構成されている。本実施形態の回転電機10は、「界磁子」としての回転子40と、「電機子」としての固定子50とを有する構成となっており、回転界磁形の回転電機として具体化されるものとなっている。
【0028】
軸受ユニット20は、軸方向に互いに離間して配置される2つの軸受21,22と、その軸受21,22を保持する保持部材23とを有している。軸受21,22は、例えばラジアル玉軸受であり、それぞれ外輪25と、内輪26と、それら外輪25及び内輪26の間に配置された複数の玉27とを有している。保持部材23は円筒状をなしており、その径方向内側に軸受21,22が組み付けられている。そして、軸受21,22の径方向内側に、回転軸11及び回転子40が回転自在に支持されている。軸受21,22により、回転軸11を回転可能に支持する一組の軸受が構成されている。
【0029】
各軸受21,22では、不図示のリテーナにより玉27が保持され、その状態で各玉同士のピッチが保たれている。軸受21,22は、リテーナの軸方向上下部に封止部材を有し、その内部に非導電性グリース(例えば非導電性のウレア系グリース)が充填されている。また、内輪26の位置がスペーサにより機械的に保持され、内側から上下方向に凸となる定圧予圧が施されている。
【0030】
ハウジング30は、円筒状をなす周壁31を有する。周壁31は、その軸方向に対向する第1端と第2端を有する。周壁31は、第1端に端面32と有するとともに、第2端に開口33を有する。開口33は、第2端の全体において開放されている。端面32には、その中央に円形の孔34が形成されており、その孔34に挿通させた状態で、ネジやリベット等の固定具により軸受ユニット20が固定されている。また、ハウジング30内、すなわち周壁31及び端面32により区画された内部スペースには、中空円筒状の回転子40と中空円筒状の固定子50とが収容されている。本実施形態では回転電機10がアウタロータ式であり、ハウジング30内には、筒状をなす回転子40の径方向内側に固定子50が配置されている。回転子40は、軸方向において端面32の側で回転軸11に片持ち支持されている。
(【0031】以降は省略されています)

この特許をJ-PlatPatで参照する

関連特許

株式会社デンソー
冷凍機
株式会社デンソー
ロータ
株式会社デンソー
受液器
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
構造体
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
電機子
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
スラブ
株式会社デンソー
弁装置
株式会社デンソー
ロータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
モータ
株式会社デンソー
表示装置
株式会社デンソー
制動装置
株式会社デンソー
切削装置
株式会社デンソー
通信装置
株式会社デンソー
制御装置
株式会社デンソー
制御装置
株式会社デンソーウェーブ
読取装置
株式会社デンソー
駆動装置
株式会社デンソー
車載機器
株式会社デンソー
表示装置
株式会社デンソー
中継装置
株式会社デンソー
中継装置
株式会社デンソー
車載構造
株式会社デンソー
測定装置
株式会社デンソー
表示装置
株式会社デンソー
回転電機
株式会社デンソー
表示装置
株式会社デンソー
制御装置
株式会社デンソー
車載機器
株式会社デンソー
熱交換器
株式会社デンソー
測距装置
続きを見る