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公開番号2024089395
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-03
出願番号2022204735
出願日2022-12-21
発明の名称スイッチドリラクタンスモータ装置
出願人個人
代理人
主分類H02P 25/08 20160101AFI20240626BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】高性能なPMSM(永久磁石同期モータ)と競争可能なスイッチドリラクタンスモータ(SRM)装置を提供する。
【解決手段】単相SRM1のロータコアは、ロータポールの間に配置されたマグネットポールをもつ。軸方向に隣接する第1-第3のマグネットポールは、N極をもち、軸方向に隣接する第4-第6のマグネットポールは、S極をもつ。単相SRMは、単相モードと3相モードとをもつ。単相モードにおいて、従来の単相SRMと同様に、単相リラクタンストルクを発生する。単相モードはさらに、マグネットトルクを発生する。3相モードにおいて、第1-第3のマグネットポールからなる磁石セットは一つの仮想磁石極(N極)と見なされ、第4-第6のマグネットポールからなるもう一つの磁石セットはもう一つの仮想磁石極(S極)と見なされる。3相交流電流が6つのステータポールに順番に巻かれた6種類の相巻線に供給される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
軟磁性突極であるステータポールをもつステータコアと、軟磁性突極であるロータポールをもつロータコアと、前記ステータポールに巻かれたステータ巻線とを備える単相スイッチドリラクタンスモータと、
前記ステータ巻線に駆動電圧を印加するパワーコンバータと、
前記パワーコンバータを制御するコントローラと、
を備えるスイッチドリラクタンスモータ装置において、
前記ロータコアは、前記ロータポールの間のロータスロットに固定された永久磁石からなるマグネットポールを有し、
前記ロータポールの数は、前記ステータポールの数と等しく形成され、
前記パワーコンバータは、前記ステータ巻線に交流電流を供給することを特徴とするスイッチドリラクタンスモータ装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記パワーコンバータは、それぞれ電気角１２０度離れた３相交流電流を形成するための３つのHブリッジからなる請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記ステータポールの全てを同時に励磁することにより単相トルクを発生する単相モードを有し、
前記ステータポールはそれぞれ、前記単相モードにおいて最も近い前記マグネットポールと同一極性をもち、
前記最も近いマグネットポールは、前記ステータポールの前方に位置する請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記ステータポールの全てを同時に励磁することにより発電を行う単相発電モードを有し、
前記単相発電モードにおいて、前記ステータポールは、最も近い前記マグネットポールと同一極性をもち、
前記最も近いマグネットポールは、前記ステータポールの後方に位置する請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ装置。
【請求項５】
前記ステータポールの数は、６の整数倍に等しくされ、
連続配置された前記マグネットポールの３つは、N極を有してN極磁石セットを形成し、
連続配置された前記マグネットポールの他の３つは、S極を有してS極磁石セットを形成し、
前記N極磁石セット及び前記S極磁石セットは、周方向交互に配置されている請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ装置。
【請求項６】
前記ステータ巻線は、互いに隣接する６個の前記ステータポールに別々に巻かれた６種類の相巻線からなり、
前記コントローラは、３相交流電流を前記６種類の相巻線に供給する３相モードを有し、
前記３相モードは、最も近接する前記マグネットポールと同一の極性を前記ステータポールに与える請求項５記載のスイッチドリラクタンスモータ装置。
【請求項７】
前記コントローラは、前記３相モードにより前記ロータコアの回転を始動する請求項５記載のスイッチドリラクタンスモータ装置。
【請求項８】
前記ロータコアは、静止軸に固定された前記ステータコアの径方向外側に配置され、
前記ロータコアは、前記静止軸に回転可能に支持されるロータハウジングに支持されている請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ装置。
【請求項９】
前記ステータコアは、回転軸に固定された前記ロータコアの径方向外側に配置され、
前記ステータコアは、前記回転軸を回転可能に支持するステータハウジングの円筒部に支持され、
前記ステータハウジングは、前記円筒部の外周面からその全周にわたって径方向外側へ突出する多数の輪状板部をもち、
前記輪状板部はそれぞれ、互いに軸方向に所定間隔を隔てて配置されている請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ装置。
【請求項１０】
前記スイッチドリラクタンスモータは、それぞれスイッチドリラクタンスモータからなる第１SRM及び第２SRMからなり、
前記第１SRM及び第２SRMの前記ステータコアは、ハウジングの円筒部の内周面に固定され。
前記第１SRM及び第２SRMの前記ロータコアは、共通の回転軸に固定され、
前記パワーコンバータは、互いに軸方向に隣接する第１SRM及び第２SRMに反対位相の前記交流電流を別々に供給することを特徴とする請求項１記載のスイッチドリラクタンスモータ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチドリラクタンスモータ装置に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
モータのトルク重量比は、重量増加を嫌う航空機用途などにおいて重要である。スイッチドリラクタンスモータ（SRM）は、永久磁石同期モータ（PMSM）よりも低いトルク重量比（T/ｋｇ）をもつ。従来のSRMのこの問題を改善するために、永久磁石が追加されたSRMが提案されている。ハイブリッドSRMと呼ばれるこのSRMは、周方向に隣接する２つのロータポールの間の間隙（ロータスロットと呼ばれる）に配置されたマグネットポールをもつ。ロータポールは軟磁性の突極であり、マグネットポールは永久磁石磁束を発生する突極である。
【０００３】
特許文献１は、マグネットポールが３相SRMのロータスロットに配置された３相ハイブリッドSRMを提案している。各マグネットポールはそれぞれ、各ロータスロットの周方向中央位置に配置される。さらに、ロータポールを挟んで周方向に隣接する２つのマグネットポールは互いに異なる極性をもつ。
【０００４】
本発明者により出願された特許文献２もマグネットポールが３相SRMのロータスロットに配置された３相ハイブリッドSRMを提案している。各マグネットポールは、ロータスロットの周方向一方端に近接する位置に配置される。
【０００５】
従来提案されている３相ハイブリッドSRMは、マグネットポールが３相SRMのロータスロットに追加されたロータ構造をもつ。良く知られているように、３相SRMは、ステータポール数はロータポール数と異なる。
【０００６】
ステータポール数とロータポール数とが等しい単相SRMが他の形式のSRMとして提案されている。この単相SRMは、３相SRMよりも優れたトルク発生効率をもつことができる。しかし、単相SRMは、高い振動及び騒音をもつ。さらに、単相SRMの起動は容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開2004-248730号公報
特開2010-193700号公報
【発明の概要】
【０００８】
従来の３相ハイブリッドSRMは、特殊用途を除いてPMSMとの市場競争において勝てなかった。しかしながら、高性能PMSM（永久磁石同期モータ）に使用されるレアアース材料は潜在的に供給が不安定であり、近未来において需要爆発が生じる時、製造コストの大幅な高騰が懸念される。
【０００９】
本発明は、高性能なPMSMと競争可能なスイッチドリラクタンスモータ装置を提供することを一つの目的としている。
【００１０】
本発明の第１の様相において、ロータポール数と等しいステータポール数をもつ単相SRMはさらに、永久磁石極であるマグネットポールをもつ。マグネットポールをもつ単相SRMは、単相ハイブリッドSRMと呼ばれることができる。マグネットポールはそれぞれ、周方向に隣接する２つのロータポールの間の凹部であるロータスロットに配置される。言い換えれば、この単相ハイブリッドSRMのロータは、軟磁性突極であるロータポール、及び、永久磁石極であるマグネットポールが、周方向交互に配置されたポール構造をもつ。
（【００１１】以降は省略されています）

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