特許ウォッチ

公開番号2025068064
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2025025259,2023549449
出願日2025-02-19,2022-09-02
発明の名称電動機械システム
出願人株式会社IHI
代理人個人,個人,個人
主分類H02P 27/06 20060101AFI20250417BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】故障電流の大きさを低減する。
【解決手段】電動機械システム1は、ロータ21及びコイル221を有する電動機械2と、電動機械2のコイル221に出力電流を出力する電力変換器3と、電力変換器3を制御する制御器4と、を備える。制御器4は、出力電流の態様を制御するための信号を電力変換器3に出力する信号出力部42と、ロータ21の回転によってコイル221に生じる故障電流の発生を抑制すべき異常事態であるときに、異常事態であることを示す異常信号θ1を受ける異常検知部41と、を有する。信号出力部42は、異常検知部41が異常信号を受けたとき、減磁制御信号φ2を電力変換器3に出力する。電力変換器3は、減磁制御信号φ2の入力に伴い、永久磁石211に生じる渦電流に起因する熱による減磁を生じさせるための減磁電流をコイル221に通流させる。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
磁石を含みシャフトと共に回転するロータ及び前記ロータを囲むように固定配置されたコイルを有する電動機械と、
前記電動機械の前記コイルに出力電流を出力する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記出力電流の態様を制御するための信号を前記電力変換器に出力する信号出力部と、
異常事態であることを示す異常信号を受ける異常検知部と、を有し、
前記信号出力部は、前記異常検知部が前記異常信号を受けたとき、減磁制御信号を前記電力変換器に出力し、
前記電力変換器は、前記減磁制御信号の入力に伴い、前記磁石に生じる渦電流に起因する熱による減磁を生じさせるための減磁電流を前記コイルに通流させる、電動機械システム。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
前記制御器は、前記コイルで形成される磁束が磁石に鎖交し、前記磁石内で変動する交流の成分を含んでいる前記磁束を前記コイルに生じさせるための前記減磁電流を、前記電力変換器から出力させる、請求項１に記載の電動機械システム。
【請求項３】
前記制御器は、ｄ軸の電流成分およびｑ軸の電流成分の少なくとも一方が交流成分を含んでいる前記減磁電流を、前記電力変換器から出力させる、請求項１に記載の電動機械システム。
【請求項４】
前記制御器は、ｄ軸の電流成分およびｑ軸の電流成分の少なくとも一方が交流成分を含むと共に、さらに直流成分も含んでいる前記減磁電流を、前記電力変換器から出力させる、請求項１に記載の電動機械システム。
【請求項５】
前記制御器は、前記異常検知部が前記異常信号を受けた場合に、前記電力変換器のスイッチング周波数を下げる、請求項４に記載の電動機械システム。
【請求項６】
前記制御器は、前記減磁電流の交流成分の振幅および前記減磁電流の周波数を制御することにより、前記磁石に不可逆減磁を生じさせるための前記渦電流を前記磁石に生じさせる、請求項１に記載の電動機械システム。
【請求項７】
前記制御器は、前記電力変換器のスイッチング周波数を制御することにより、リプルが重畳した前記減磁電流を前記電力変換器から前記コイルに出力させる、請求項１に記載の電動機械システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電動機械システムに関する。本出願は、２０２１年９月２２日に提出された日本特許出願第２０２１－１５３８６９号に基づいている。本出願は、日本特許出願第２０２１－１５３８６９号に対して優先権の利益を主張する。日本特許出願第２０２１－１５３８６９号の内容の全体は、参照されることによって本出願に援用される。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２及び３は、コイルと磁石とを備えた電動機及び発電機といった電動機械に関する技術を開示する。特許文献１は、効率がよいスリップリングレスの同期電動機を開示する。特許文献２は、減磁時及び増磁時の磁化電流の増加を抑制すると共に、高出力で低速から高速までの広範囲での可変速運転を可能にする技術を開示する。特許文献３は、エネルギ効率のよい磁束量可変回転電機システムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－０２２１８５号公報
特開２０１０－１４８１８０号公報
特開２０１０－２３３４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コイルを含むステータに対して磁石を含むロータが回転するとコイルに電圧が生じる。コイルに誘起される誘起電圧は、例えば、コイルなどの回路に短絡故障などが生じた場合などの異常が生じた場合でも、回転動作が続けば、誘起電圧が生じ続ける。こうした異常が生じた際に流れる故障電流は、意図しない不具合の原因となる。従って、電動機械には、故障電流に対応することが要求される。
【０００５】
本開示は、故障電流の大きさを低減できる電動機械システムを説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の電動機械システムは、磁石を含みシャフトと共に回転するロータ及びロータを囲むように固定配置されたコイルを有する電動機械と、電動機械のコイルに出力電流を出力する電力変換器と、電力変換器を制御する制御器と、を備え、制御器は、出力電流の態様を制御するための信号を電力変換器に出力する信号出力部と、異常事態であることを示す異常信号を受ける異常検知部と、を有し、信号出力部は、異常検知部が異常信号を受けたとき、減磁制御信号を電力変換器に出力し、電力変換器は、減磁制御信号の入力に伴い、磁石に生じる渦電流に起因する熱による減磁を生じさせるための減磁電流をコイルに通流させる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の電動機械システムは、故障電流の大きさを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示の電動機械システムの構成を示す図である。
図２は、図１の電動機械の構造を示す図である。
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、ロータの回転に同期する減磁磁束を示す図である。
図４は、外部磁束によるロータの磁石の減磁を説明するための図である。
図５は、図１の制御器の動作を示すフロー図である。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、第２実施形態の電動機械システムにおいて、電力変換器から電動機械へ提供される電流を示す図である。図６（ｃ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）及び図６（ｆ）は、第２実施形態の電動機械システムにおいて、電力変換器から電動機械へ提供される電流の変形例を示す図である。
図７は、熱によるロータの磁石の減磁を説明するための図である。
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第２実施形態の電動機械システムにおいて、電力変換器から電動機械へ提供される電流を示す別の図である。図８（ｃ）、図８（ｄ）、図８（ｅ）及び図８（ｆ）は、第２実施形態の電動機械システムにおいて、電力変換器から電動機械へ提供される電流の変形例を示す別の図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の電動機械システムは、磁石を含みシャフトと共に回転するロータ及びロータを囲むように固定配置されたコイルを有する電動機械と、電動機械のコイルに出力電流を出力する電力変換器と、電力変換器を制御する制御器と、を備える。制御器は、出力電流の態様を制御するための信号を電力変換器に出力する信号出力部と、異常事態であることを示す異常信号を受ける異常検知部と、を有する。信号出力部は、異常検知部が異常信号を受けたとき、減磁制御信号を電力変換器に出力する。電力変換器は、減磁制御信号の入力に伴い、ロータの磁石を減磁させる減磁磁束のための減磁電流をコイルに通流させる。
【００１０】
異常事態であることを検知した制御器は、電力変換器を制御することによって、ロータの磁石を減磁させる減磁磁束をステータのコイルによって発生させる。ロータの磁石が減磁すると、ステータのコイルに生じる故障電流の大きさを低減することが可能である。本開示の電動機械システムは、そもそも備えている電力変換器を制御することによって故障電流の大きさを低減することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許