DE102009044528A1

DE102009044528A1 - Reluktanzmotor

Info

Publication number: DE102009044528A1
Application number: DE102009044528A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kariya-city Nashiki; Tomokazu Kariya-city Ishikawa; Yuichiro Kairya-city Ito
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2009-11-13
Publication date: 2010-06-02
Also published as: US8847522B2; CN101847919B; US20100123426A1; CN101847919A

Abstract

Bei einem Motor (110) ist ein stationäres Glied (4) mit einer Zahl M (M ist eine positive ganze Zahl) von ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) innerhalb von 360 elektrischen Grad mit Räumen dazwischen vorgesehen. Eine Mehrzahl von Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) ist jeweils mindestens teilweise in den Räumen gewickelt. Ein bewegbares Glied (2) ist relativ zu dem stationären Glied (4) bewegbar angeordnet und mit einer Zahl K (K ist eine positive ganze Zahl) von zweiten Polen (A0K) versehen. Die Zahl K von zweiten Polen (A0K) unterscheidet sich von der Zahl M von ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06). Eine Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms führt mindestens einer der Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) einen unidirektionalen Strom zu, um zwischen mindestens einem der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) und einem entsprechenden mindestens einen der zweiten Pole (A0K) eine anziehende Kraft zu erzeugen, um dadurch das bewegbare Glied (2) relativ zu dem stationären Glied (4) zu bewegen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf den japanischen Patentanmeldungen Nr. 2008-292142 und Nr. 2009-119063 , eingereicht am 14. November 2008 bzw. 15. Mai 2009. Diese Anmeldung nimmt das Vorrecht der Priorität aus den japanischen Patentanmeldungen in Anspruch, sodass die Beschreibungen derselben hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Reluktanzmotoren, die in verschiedenen Motorfahrzeugen, wie zum Beispiel Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, verschiedenen Typen einer industriellen Ausrüstung und verschiedenen Heimgeräten einbaubar sind, und auf Systeme, die solche Motoren und Schaltungen zum Treiben der Motoren aufweisen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Drei-Phasen-Wechselstrommotoren wurden weit verbreitet verwendet, wobei ein Beispiel derselben in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-110431 offenbar ist.
120 ist eine axiale Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur eines Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotors als ein Beispiel eines solchen Drei-Phasen-Wechselstrommotors darstellt.
Der Motor, der in 120 dargestellt ist, ist mit einer Ausgangswelle 811, einen im Wesentlichen ringförmigen Rotorkern 812 und einem Paar von N- und -S-Polen 817 und 818 von Permanentmagneten versehen. Der Motor ist ferner mit einem Paar von Lagern 813, einem im Wesentlichen ringförmigen Statorkern 814 und einem im Wesentlichen zylindrischen innen hohlen Motorgehäuse 816 mit einer Öffnung in seiner axialen Richtung versehen.
Die Ausgangswelle 811 ist an einem inneren Umfang des Rotorkerns 812 fest angebracht. Die Ausgangswelle 811 ist in der Öffnung des Motorgehäuses 816 derart angeordnet, dass beide Enden derselben aus der Öffnung vorstehen, und der Rotorkern 812 ist in dem Motorgehäuse 816 eingebaut. Die Ausgangswelle 811 ist durch das Motorgehäuse 816 mit den Lagern 813 drehbar getragen. Die N- und S-Pole 817 und 818 sind beispielsweise an dem äußeren Umfang des Rotorkerns derart angebracht, dass die N- und S-Pole in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 812 abwechselnd angeordnet sind. Der Rotorkern 812 und die N- und S-Pole 817 und 818 des Permanentmagneten bilden einen Rotor des Motors.
Der Statorkern 814 ist aus einer Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen, die in einer Ausrichtung gestapelt sind, hergestellt. Der Statorkern 814 ist in dem Motorgehäuse 816 derart eingebaut, dass sein innerer Umfang dem äußeren Umfang des Rotorkerns 812 mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt. Drei-Phasen-Statorwicklungen sind in dem Statorkern 814 eingebaut. Enden 815 der Drei-Phasen-Statorwicklungen sind aus dem Statorkern 814 gezogen. Die Drei-Phasen-Statorspulen und der Statorkern bilden einen Stator.
121 ist eine laterale Querschnittsansicht entlang einer Linie AA-AA in 120. In diesen 120 und 121 wird ein Zwei-Pol-, 12-Schlitz-Drei-Phasen-Permanentmagnetsynchronmotor verwendet. Um die Struktur des Motors einfach darzustellen, ist in 121 die Schraffierung der Ausgangswelle 811 weggelassen.
Als jede der Drei-Phasen-Statorwicklungen des Synchronmotors, der in 120 und 121 dargestellt ist, ist eine verteilte Vollteilungswicklung verwendet. In 121 besteht der Statorkern 184 aus einem ringförmigen Rückjoch und 12 Zähnen 821, 822, 823, 824, 825, 826, 827, 828, 829, 82A, 82B und 82C, die nach innen vorstehen und in gleichen Teilungen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind. Räume zwischen um fangsmäßig benachbarten Zähnen liefern zwölf Schlitze des Statorkerns 814. U-, V- und W-Phasen-Statorwicklungen sind in entsprechenden Schlitzen des Statorkerns 184 verteilt angeordnet.
Eine erste U-Phasen-Wicklung ist insbesondere von einem Schlitz 82Q zu einem Schlitz 82K gewickelt, und eine zweite U-Phasen-Wicklung ist von einem Schlitz 82D zu einem Schlitz 82J gewickelt. Eine erste V-Phasen-Wicklung ist von einem Schlitz 82G zu einem Schlitz 82P gewickelt, und eine zweite V-Phasen-Wicklung ist von einem Schlitz 82H zu einem Schlitz 82N gewickelt. Eine erste W-Phasen-Wicklung ist von einem Schlitz 82L zu einem Schlitz 82F gewickelt, und eine zweite W-Phasen-Wicklung ist von einem Schlitz 82M zu einem Schlitz 82E gewickelt. Die Teilung zwischen den Schlitzen, in denen jede der U-, V- und W-Wicklungen gewickelt ist, ist auf 180 elektrische Grad eingestellt.
122 ist eine entwickelte Ansicht der Peripherie des Statorkerns 184 in seiner Umfangs-(Drehungs-)Richtung; die horizontale Achse der Ansicht stellt Positionen des Stators in seiner Drehrichtung durch entsprechende elektrische Winkel in Grad dar. Es sei bemerkt, dass, da der Motor ein Zwei-Pol-Motor ist, ein elektrischer Winkel einer gegebenen Position des Stators in seiner Drehrichtung in Übereinstimmung mit einem mechanischen Winkel der entsprechenden Position des Stators ist.
In 122 stellt ein Bezugszeichen U einen Anschluss der zweiten U-Phasen-Wicklung dar, und der Anschluss U wird mit einem U-Phasen-Strom Iu versorgt. Ein Bezugszeichen V stellt einen Anschluss der zweiten V-Phasen-Wicklung dar, und der Anschluss V wird mit einem V-Phasen-Strom Iv versorgt. Ein Bezugszeichen W stellt einen Anschluss der zweiten W-Phasen-Wicklung dar, und der Anschluss W wird mit einem W-Phasen-Strom Iw versorgt.
Ein Bezugszeichen 831 stellt einen Verbindungsdraht dar, der die erste und die zweite U-Phasen-Wicklung in Reihe schaltet, ein Bezugszeichen 832 stellt einen Verbindungsdraht dar, der die erste und die zweite V-Phasen-Wicklung in Reihe schaltet, und ein Bezugszeichen 833 stellt einen Verbindungsdraht dar, der die erste und die zweite W-Phasen-Wicklung in Reihe schaltet. Die U-Phasen-Spule (reihengeschaltete U-Phasen-Wicklungen), die V-Phasen-Spule (reihengeschaltete V-Phasen-Wicklungen) und die W-Phasen-Spule (reihengeschaltete W-Phasen-Wicklungen) sind miteinander in eine Sternkonfiguration geschaltet, um eine Statorspule des Stators zu liefern. Ein Bezugszeichen N stellt einen neutralen Punkt der sterngeschalteten Drei-Phasen-Spulen dar.
123 stellt schematisch die verbindende Struktur der Statorspule (Drei-Phasen-Spulen) des Permanentmagnetsynchronmotors, der im Vorhergehenden dargelegt ist, und eine Steuerungsvorrichtung für den Permanentmagnetsynchronmotor dar. In 123 stellt ein Bezugszeichen 834 die U-Phasen-Spule dar, Bezugszeichen 835 stellt die V-Phasen-Spule dar und ein Bezugszeichen 836 stellt die W-Phasen-Spule dar.
Die Steuerungsvorrichtung ist mit einem Drei-Phasen-Wechselrichter und einer Gleichstrombatterie 84D versehen. Der Drei-Phasen-Wechselrichter besteht aus einem ersten Paar von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Leistungstransistoren 841 und 842 und einem zweiten Paar von reihengeschalteten hoch- und niederseitigen Leistungstransistoren 843 und 844 und einem dritten Paar von Leistungstransistoren 845 und 846. Schwungraddioden 847, 848, 849, 84A, 84B und 84C sind über die Leistungstransistoren 841, 842, 843, 844, 845 bzw. 846 antiparallel geschaltet.
Der Drei-Phasen-Wechselrichter ist betriebsfähig um eine Gleichspannung, die von der Gleichstrombatterie 84D zugeführt wird, in Drei-Phasen-Wechselströme Iu, Iv und Iw zu verwandeln, und die Drei-Phasen-Spulen 834, 835 bzw. 836 mit den Drei-Phasen-Wechselströmen Iu, Iv und Iw zu versorgen, sodass der Drei-Phasen-Motor getrieben wird.
Solche Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotoren, die in 120 bis 123 dargestellt sind, wurden als hocheffiziente Motoren weit verbreitet genutzt. Von den Standpunkten einer höheren Leistung, einer kleineren Größe und eines niedrigeren Aufwands hat es jedoch Probleme bei diesen Oberflächenpermanentmagnetmotoren gegeben, die von ihren Anwendungen abhängen.
Unter der Annahme, dass eine der Statorwicklungen eines solchen Permanentmagnetsynchronmotors mit einem Strom I versorgt wird, und einer Magnetflussdichte B, die an einen Permanentmagnetrotor des Motors angelegt ist, wirkt genauer gesagt als Grundcharakteristiken des bürstenlosen Motors eine Kraft F auf den Rotor gemäß der folgenden Gleichung: F = BIL
Wobei L die Länge eines wirksamen Abschnitts jeder Statorwicklung darstellt.
Ein Drehmoment T, das durch den bürstenlosen Motor erzeugt wird, ist somit durch die folgende Gleichung dargestellt. T = FR,wobei R den Radius des Rotors darstellt.
124 stellt schematisch ein Beispiel von Drei-Phasen-Wechselstrommotoren mit einem Zwei-Pol-Mehrflussbarrieren-Rotor dar. Die Struktur eines Stators des Drei-Phasen-Wechselstrommotors, der in 124 dargestellt ist, ist identisch zu derselben des Permanentmagnetsynchronmotors, der 121 dargestellt ist.
Der Rotor des Drei-Phasen-Wechselstrommotors besteht aus einem Rotorkern eines weichmagnetischen Materials. Der Rotor besteht ferner aus einer Mehrzahl von Spalten 852, die in dem Rotorkern gebildet sind, um in Intervallen dazwischen parallel zu einem Durchmesser des Rotorkerns angeordnet zu sein.
Der Rotor besteht ferner aus einer Mehrzahl von dünnen magnetischen Wegen 851, die jeweils zwischen einer entsprechenden der Spalten 852 und einer entsprechenden alternativen der Spalten 852, die benachbart dazu ist, gebildet ist. Die Spalten 852 sind genauer gesagt betriebsfähig, um einen Fluss in dem Rotorkern mit Barrieren zu versehen. Auf die Spalten 852 wird somit ferner als die Flussbarrieren Bezug genommen.
Die Flussbarrieren 852 beschränken die Richtung, in der der Fluss in der Richtung jedes Spalts (beispielsweise der vertikalen Richtung in 124) durchgeht. Eine und die anderen Seiten des Rotorkerns in der Richtung jedes Spalts dienen als ein Paar von magnetischen Polen des Rotors.
Es sei bemerkt, dass ein identischer Typ der Steuerungsvorrichtung, die in 123 dargestellt ist, verwendet sein kann, um diese Drei-Phasen-Wechselstrommotoren mit einer solchen Mehrflussbarriere zu treiben.
Ein lateraler Querschnitt eines anderen herkömmlichen Motors ist in 125 dargestellt. Der in 125 dargestellte Motor wird „geschalteter Reluktanzmotor” genannt. Ein Beispiel eines solchen geschalteten Reluktanzmotors ist in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-272071 offenbart.
Der geschaltete Reluktanzmotor besteht aus einem im Wesentlichen ringförmigen Rotor 86L, der aus einer Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen, die in einer Ausrichtung gestapelt sind, gebildet ist. Der Rotor 86L hat an seiner äußeren Umfangsoberfläche vier ausgeprägte Pole. Die vier ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet. Der geschaltete Reluktanzmotor besteht ferner aus einem im Wesentlichen ringförmigen Stator mit gleich geteilten sechs Zähnen. Es gab viele Studien über solche geschaltete Reluktanzmotoren, ein Paar geschaltete Reluktanzmotoren wurden jedoch zu einer praktischen Anwendung gebracht.
Ein Bezugszeichen 861 stellt einen Zahn dar, um den eine A-Phasen-Spule in einer positiven und einer negativen Richtung (siehe Bezugszeichen 867 und 868) konzentrisch gewickelt ist; dies verursacht, dass der Zahn 861 als ein A-Phasen-Statorpol dient. Die positive Richtung stellt eine Richtung in das Papier von 125 dar, und die negative Richtung stellt eine Richtung aus dem Papier von 125 dar.
Ein Bezugszeichen 864 stellt einen Zahn dar. Wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, ist eine A-Phasen-Spule um den Zahn 864 in der positiven und der negativen Richtung (siehe Bezugszahlen 86E und 86D) konzentrisch gewickelt; dies verursacht, dass der Zahn 864 als ein negativer A-Phasen-Statorpol dient. Die A-Phasen-Spulen sind miteinander durch einen Verbindungsdraht in Reihe geschaltet, um eine A-Phasen-Wicklung zu liefern.
Eine Gruppe von Leitern (Drähten) in jeder A-Phasen-Spule, durch die in der positiven Richtung jeweils ein Strom fließt, ist als eine „positive A-Phasen-Wicklung” definiert, und eine Gruppe von Leitern (Drähten) in jeder A-Phasen-Spule, durch die in der negativen Richtung jeweils ein Strom fließt, ist als eine „negative A-Phasen-Wicklung” definiert. Das heißt, die Bezugsziffern 867 und 86E stellen positive A-Phasen-Wicklungen dar, die Bezugsziffern 868 und 86D stellen negative A-Phasen-Wicklungen dar.
Wenn sich der Rotor 86L derzeit bei einem Drehungswinkel θr relativ zu einer Bezugsposition R, die 125 dargestellt ist, befindet, wird ein A-Phasen-Strom zugeführt, um in der positiven Richtung durch jede der positiven A-Phasen-Wicklungen 867 und 86E zu fließen, und in der negativen Richtung durch jede der negativen A-Phasen-Wicklungen 868 und 86D zu fließen. Dies erzeugt einen magnetischen Fluss, der in 125 durch einen Pfeil 86M dargestellt ist.
Der magnetische Fluss 86M verursacht zwischen dem A-Phasen-Statorpol 861 und einem ausgeprägten Pol des Rotors 86L nahe dazu und zwischen dem A-Phasen-Statorpol 864 und einem ausgeprägten Pol des Rotors 86L nahe dazu eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt ein Drehmoment, um den Rotor 86M in einer Gegenuhrzeigerrichtung zu drehen.
Eine Bezugsziffer 863 stellt einen Zahn dar, um den eine B-Phasen-Spule in der positiven und der negativen Richtung (siehe Bezugsziffern 86B und 86C) konzentrisch gewickelt ist; dies verursacht, dass der Zahn 863 als ein B-Phasen-Statorpol dient. Eine Bezugsziffer 866 stellt einen Zahn dar. Wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, ist eine B-Phasen-Spule in der positiven und der negativen Richtung (siehe Bezugsziffern 86J und 86H) um den Zahn 866 konzentrisch gewickelt; dies verursacht, das der Zahn 866 als ein negativer B-Phasen-Statorpol dient. Die B-Phasen-Spulen sind durch einen Verbindungsdraht miteinander in Reihe geschaltet, um ein B-Phasen-Spulenglied zu liefern.
Wie bei der A-Phasen-Wicklung ist eine Gruppe von Leitern in jeder B-Phasen-Spule, durch die in der positiven Richtung jeweils ein Strom fließt, als eine „positive B-Phasen-Wicklung” definiert, und eine Gruppe von Leitern in jeder B-Phase-Spule, durch die in der negativen Richtung jeweils ein Strom fließt, ist als „eine negative B-Phasen-Wicklung” definiert. Das heißt die Bezugsziffern 86B und 86J stellen positive B-Phasen-Wicklungen dar, und die Bezugsziffern 86C und 86H stellen negative B-Phasen-Wicklungen dar.
Eine Bezugsziffer 865 stellt einen Zahn dar, um den in der positiven und negativen Richtung (siehe Bezugsziffern 86E und 86F) eine C-Phasen-Spule konzentrisch gewickelt ist; dies verursacht, dass der Zahn 865 als ein C-Phasen-Statorpol dient. Eine Bezugsziffer 862 stellt einen Zahn dar. Wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, ist eine C-Phasen-Spule in der positiven und der negativen Richtung (Bezugsziffern 869 und 86A) um den Zahn 862 konzentrisch gewickelt; dies verursacht, dass der Zahn 862 als ein negativer C-Phasen-Statorpol dient. Die C-Phasen-Spulen sind miteinander durch einen Verbindungsdraht in Reihe geschaltet, um ein C-Phasen-Spulenglied zu liefern.
Wie die A- und B-Phasen-Wicklungen ist eine Gruppe von Leitern in jede C-Phasen-Spule, durch die in der positiven Richtung jeweils ein Strom fließt, als eine „positive C-Phasen-Wicklung” definiert, und eine Gruppe von C-Phasen-Wicklungen in jeder C-Phasen-Spule, durch die in der negativen Richtung jeweils ein Strom fließt, ist als „eine negative C-Phasen-Wicklung” definiert. Das heißt die Bezugsziffern 86G und 869 stellen positive C-Phasen-Wicklungen dar, und die Bezugsziffern 86F und 86A stellen negative C-Phasen-Wicklungen dar.
Bei dem in 125 dargestellten Motor werden der A-Phasen-Strom, ein B-Phasen-Strom und ein C-Phasen-Strom gemäß der Drehungsposition des Rotors 86L relativ zu der Bezugsposition den entsprechenden A-Phasen, B-Phasen und C-Phasen-Spulen jeweils aufeinanderfolgend zugeführt. Dies erzeugt ein kontinuierliches Drehmoment als ein Gesamtdrehmoment, um den Rotor 86L zu drehen.
Ein simultanes Umkehren der Richtung des A-Phasen-Stroms, der durch jede der positiven A-Phasen-Wicklungen fließt, und derselben des A-Phasen-Stroms, der durch jede der negativen A-Phasen-Wicklungen fließt, hält die Richtung des erzeugten Drehmoments unverändert bei, da die magnetische anziehende Kraft des weichmagnetischen Materials das Drehmoment erzeugt. Dies wird ebenso in den B-Phasen- und C-Phasen-Strömen eingerichtet. Um jedoch die Zahl von abwechselnden Rotorpolen zu senken, sind die Richtungen der A-, B- und C-Phasen-Stromflüsse, die in 125 dargestellt sind, bekannt, um dadurch den Eisenverlust in dem Rotor zu reduzieren.
Der in 125 dargestellte geschaltete Reluktanzmotor hat die folgenden Merkmale:
Das erste Merkmal besteht darin, dass der geschaltete Reluktanzmotor hinsichtlich des Aufwands niedrig ist, da derselbe keine Permanentmagnete verwendet.
Das zweite Merkmal besteht darin, dass, da jede der Statorwicklungen um einen entsprechenden Zahn konzentrisch gewickelt ist, die Anordnung der einzelnen Statorwicklungen einfach ist.
Das dritte Merkmal besteht darin, das Drehmoment basierend auf einer hohen Flussdichte zu nutzen, da der magnetische Fluss, der zwischen den ausgeprägten Polen des Stators und denen des Rotors wirkt, auf einer Sättigungsflussdichte der magnetischen Stahlbleche basiert.
Das vierte Merkmal besteht darin, dass der Rotor mit höheren UpM gedreht werden kann, da der Rotor robust ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es sei der bürstenlose Permanentmagnetmotor, der in 121 dargestellt ist, betrachtet. Es sei angenommen, dass eine maximale Flussdichte B_max des magnetischen Stahlblechs bei jedem Zahn des Stators auf 2,0 [Tesla; T] eingestellt ist, und eine Umfangslänge Ws eines Öffnungsendes jedes Schlitzes nahe dem Luftzwischenraum zwischen dem Rotor und dem Stator identisch zu einer Umfangslänge jedes Zahns ist. Es sei bemerkt, dass die maximale Flussdichte eines magnetischen Stahlbleches innerhalb einer Flusssättigungsregion des magnetischen Stahlblechs abhängig von beispielsweise der gewünschten Anwendung bestimmt ist.
Unter diesen Annahmen wird eine Durchschnittsflussdichte, die als ein Drehmoment des Motors wirkt, 1,0 [T]. Der bürstenlose Permanentmagnetmotor, der in 121 dargestellt ist, kann somit ein Problem haben, das die maximale Flussdichte B_max von 2,0 [T], die bei den Zähnen vollständig erhalten wird, nicht ausreichend genutzt werden kann. Angesichts einer kleineren Größe kann insbesondere ein Spitzendrehmoment, das eines der wichtigsten Charakteristiken des bürstenlosen Permanentmagnetmotors ist, aus dem gleichen Grund unzureichend sein, wie die maximale Flussdichte B_max.
Bei der Struktur des Stators des in 121 dargestellten bürstenlosen Permanentmagnetmotors ist, da jede der Drei-Phasen-Statorwicklungen entworfen ist, um eine verteilte Vollteilungswicklung zu sein, die Anordnung der einzelnen Drei-Phasen-Wicklungen kompliziert. Dies kann es schwierig machen, die Statorspule zu erzeugen.
Zusätzlich zu der Schwierigkeit der Anordnung der einzelnen Drei-Phasen-Wicklungen hat das Öffnungsende von jedem Schlitz des in 121 dargestellten Stators eine schmale Umfangslänge. Dies kann es schwierig machen, Windungen von Drähten, wie die Drei-Phasen-Wicklungen, in entsprechenden Schlitzen zu bilden, sodass der Laminierungsfaktor der Statorspule reduziert wird. Dies kann ein durch den bürstenlosen Permanentmagnetmotor zu erzeugendes Drehmoment reduzieren.
Die Schwierigkeit beim Bilden von Windungen von Drähten als die Drei-Phasen-Wicklungen kann ferner in der axialen Richtung des Rotors das Vorstehen von beiden Enden der Statorspule von dem Statorkern erhöhen; dies kann die Größe des bürstenlosen Permanentmagnetmotors erhöhen. Die Schwierigkeit beim Bilden von Windungen von Drähten als die Drei-Phasen-Wicklungen kann ferner die Produktivität der Statorspulen senken; dies kann den Herstellungsaufwand der bürstenlosen Permanentmagnetmotoren erhöhen.
Bei der Struktur des Rotors des bürstenlosen Permanentmagnetmotors, der 112 dargestellt ist, wirkt eine Zentrifugalkraft auf den sich drehenden Rotor (permanentmagnetische Pole 817 und 818). Der Rotor erfordert somit normalerweise Verstärkungen, um der Zentrifugalkraft zu widerstehen; dies kann den Aufwand des Rotors erhöhen. Die Zentrifugalkraft, die auf den sich drehenden Rotor wirkt, begrenzt die maximal zulässige Drehungsgeschwindigkeit des bürstenlosen Permanentmagnetmotors. Da die Ausgangsleistung Pout des bürstenlosen Permanentmagnetmotors durch das Produkt des Drehmoments und einer Winkelgeschwindigkeit ωm dargestellt ist, kann die Beschränkung der Drehungsgeschwindigkeit des bürstenlosen Permanentmagnetmotors, die im Vorhergehenden dargelegt ist, die Ausgangsleistung des bürstenlosen Permanentmagnetmotors beschränken.
Bei der Struktur des Rotors des bürstenlosen Permanentmagnetmotors, der in 121 dargestellt ist, kann es, da der Rotor eine nicht ausgeprägte Polstruktur hat, schwierig sein, eine Feldschwächungssteuerung auszuführen; dies kann es schwer machen, basierend auf der Feldschwächungssteuerung eine Steuerung einer konstanten Ausgangsleistung für den bürstenlosen Permanentmagnetmotor auszuführen.
Bürstenlose Hochleistungspermanentmagnetmotoren verwenden normalerweise als Ihre Permanentmagnete Seltenerdmagnete, wie zum Beispiel Neodym-Eisen-Bor-(NdFeB-)Magnete. Da jedoch Seltenerdmagnete teuer sind, haben bürstenlose Permanentmagnetmotoren, die solche Seltenerdmagnete verwenden, den Nachteil eines Anhebens der Aufwandsprobleme. Es gibt insbesondere eine Befürchtung, dass das Verwen den von vielen Seltenerdmagneten eine Erschöpfung von natürlichen Ressourcen verursacht.
Motoren, wie zum Beispiel bürstenlose Permanentmagnetmotoren, werden unter verschiedenen Lastbedingungen verwendet. Wenn beispielsweise bürstenlose Permanentmagnetmotoren in elektrischen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen verwendet werden, erfordern sie ein großes maximales Drehmoment, erfordern jedoch während eines normalen Betriebs ein Drehmoment, das auf eine relativ leichte Last anspricht. Die Effizienz von Motoren, die bei elektrischen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen zu verwenden sind, während einer leichten Last wirkt somit stark auf die Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
Angesichts einer Motoreffizienz gibt es bei bürstenlosen Permanentmagnetmotoren einen Jouleschen Verlust, einen Eisenverlust und einen mechanischen Verlust. Der Joulesche Verlust ist auf die Strömung eines Stroms in den Statorwicklungen zurückzuführen. Der Eisenverlust ist auf die Drehung des magnetischen Felds, das auf dem Permanentmagnet basiert, zurückzuführen. Der mechanische Verlust wird an den Lagern und dergleichen erzeugt. Während einer relativ leichten Last kann in ziemlich vielen Betriebsbereichen von bürstenlosen Permanentmagnetmotoren insbesondere der Eisenverlust zu einem Problem werden.
In einem Betriebsbereich, während dem ein bürstenloser Permanentmagnetmotor zusammen mit seiner Ausgangswelle gedreht wird, sodass kein Drehmoment erforderlich ist, ist insbesondere der Eisenverlust am meisten einem Schleppdrehmoment zuzuschreiben. Das heißt, in dem Betriebsbereich kann das magnetische Feld, das auf dem Permanentmagneten eines bürstenlosen Permanentmagnetmotors basiert, ein Problem werden, das die Motoreffizienz reduziert.
Die Struktur der Steuerungsvorrichtung des bürstenlosen Permanentmagnetmotors, der in 123 dargestellt ist, erfordert viele Leistungstransistoren; dies erhöht den Aufwand der Steuerungsvorrichtung. Da ein Paar von Leistungstransistoren miteinander für eine Leistungsversorgung jeder Phasenstatorwicklung in Reihe geschaltet ist, kann die Wechselrichtereffizienz aufgrund des Einschaltleistungsverlustes des Paars von reihengeschalteten Leistungstransistoren für jede Phasenstatorwicklung reduziert sein.
Die Wettbewerbsfähigkeit ist genauer gesagt für den Satz eines Permanentmagnetsynchronmotors und einer Steuerungsvorrichtung hinsichtlich der Leistung, Größe und des Aufwands erforderlich.
Bei der Struktur des in 124 dargestellten Mehrflussbarrierenrotors ist, da die magnetischen Wege 851 und die Flussbarrieren 852 abwechselnd angeordnet sind, die Flussdichte der magnetischen Pole annähernd die Hälfte der Sättigungsflussdichte des weichmagnetischen Materials des Rotorkerns. Es besteht ein Problem, dass eine maximale Flussdichte des weichmagnetischen Materials des Rotorkerns nicht verwendet werden kann. Der Leistungsfaktor von solchen Drei-Phasen-Wechselstrommotoren mit einem Mehrflussbarrierenrotor ist der Bereich von 0,6 bis 0,8 und ist daher nicht so hoch.
Bei der Struktur eines solchen Mehrflussbarrierenrotors erfordert zusätzlich, da jeder der magnetischen Wege dünn ist, wenn sich der Mehrflussbarrierenrotor mit hohen UpM dreht, der sich drehende Rotor Verstärkungen, um der Zentrifugalkraft, die auf denselben wirkt, zu widerstehen.
Bei der Struktur des in 125 dargestellten geschalteten Reluktanzmotors wird eine radiale Kraft, die zwischen dem Stator und dem Rotor mit einer Drehung des Rotors wirkt, in einer Richtung jedes Mal geändert, wenn eine Erregung von einem Paar von gegenüberliegenden Zähnen zu einem anderen Paar von gegenüberliegenden Zähnen geschaltet wird. Dies kann verursachen, dass der Stator in seinen radialen Richtungen verformt wird, was darin resultiert, dass der Stator stark vibrieren kann und/oder ein Geräusch erzeugt werden kann.
Angesichts der Effizienz einer Erregung der Statorwicklungen wird zu einer Zeit ein Strom zwei Paaren von Ein-Phasen-Wicklungen, das heißt vier Wicklungen, in sechs Paaren von Drei-Phasen-Wicklungen, das heißt zwölf Wicklungen, zugeführt, um dieselben zu erregen. Die Effizienz einer Erregung der Drei-Phasen-Statorwicklungen des in 125 dargestellten geschalteten Reluktanzmotors ist mit anderen Worten 4/12 = 1/3. Da die Statorwicklungserregungseffizien von 1/3 relativ niedrig ist, kann dies darin resultieren, dass sich die Menge an Wärme, wie zum Beispiel Joulesche Wärme, die durch die erregten Wicklungen erzeugt wird, erhöht.
Es sei bemerkt, dass ein anderes Thema, das einem solchen geschalteten Reluktanzmotor zugeordnet ist, in Akira Chiba und Tadashi Fukao „An Egg-shaped Diagram and its Discrepancies in Switched Reluctance Motor", IEEJ Transactions an Industry Applications, Band 123 (2003), Nr. 2, S. 82–89, beschrieben ist.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, können diese herkömmlichen Motoren mindestens eine Hochaufwands-, Niederleistungs- und/oder große Struktur, wie zum Beispiel als ihr Stator, Rotor und/oder als eine Statorwicklungsanordnung, haben. Dies kann verursachen, dass eine Schaltung zum Treiben dieser herkömmlichen Motoren eine große Größe und einen großen Aufwand hat. Systeme, die jeweils einen der herkömmlichen Motoren und eine Schaltung zum Treiben desselben aufweisen, können somit ebenfalls große Kosten und eine große Größe und eine niedrige Leistung haben.
Angesichts der vorhergehenden Umstände besteht eine Aufgabe von mindestens einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darin, mindestens eines der im Vorhergehenden beschriebenen Probleme zu lösen.
Eine spezifische Aufgabe des mindestens einen Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, Motoren zu schaffen, die entworfen sind, um mindestens eine Niederaufwands-, Hochleistungs- und/oder kleine Struktur, wie zum Beispiel als ihren Stator, Rotor und/oder Statorwicklungsanordnung, zu haben. Eine andere spezifische Aufgabe des mindestens einen Aspekts der vorliegenden Erfindung besteht darin, Systeme zu schaffen, die jeweils einen solchen Motor und eine Schaltung zum Treiben desselben aufweisen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Motor geschaffen. Der Motor weist ein stationäres Glied, das mit einer Zahl M (M ist eine positive ganze Zahl) von ersten Polen innerhalb von 360 elektrischen Grad mit Räumen dazwischen und jeweils einer Mehrzahl von Wicklungen, die mindestens teilweise in den Räumen gewickelt sind, versehen ist, auf. Der Motor weist ein bewegbares Glied, das relativ zu dem stationären Glied bewegbar angeordnet ist und mit einer Zahl K (K ist eine positive ganze Zahl) von zweiten Polen versehen ist, auf. Die Zahl K von zweiten Polen unterscheidet sich von der Zahl M erster Pole. Der Motor weist eine Versorgungseinheit eines undirektionalen Stroms, die mindestens eine der Wicklungen mit einem unidirektionalen Strom versorgt, um zwischen mindestens einem der ersten Pole und einem entsprechenden mindestens einen der zweiten Pole eine anziehende Kraft zu erzeugen, um dadurch das bewegbare Glied relativ zu dem stationären Glied zu bewegen, auf.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben und Aspekte der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich. Es zeigen:
1A eine axiale Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur eines Synchronreluktanzmotors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
1B eine laterale Querschnittsansicht entlang einer Linie IB-IB in 1A;
2 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Steuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
3 ein Schaltungsdiagramm, das ein anderes Beispiel einer Steuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
4 eine Ansicht, die Betriebsvorgänge des in 1A und 1B dargestellten Motors schematisch darst8ellt;
5 eine Ansicht, die Beispiele der Beziehungen zwischen einem Strom und einem Drehmoment des in 1A und 1B dargestellten Motors in einem grafischen Format schematisch darstellt;
6 ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von erregenden Muster für Statorwicklungen des in 1A und 1B dargestellten Motors und Drehmomente, die durch die erregten Statorwicklungen erzeugt werden, schematisch darstellt;
7 eine Ansicht, die Betriebsvorgänge bei einem regenerativen Modus des in 1A und 1B dargestellten Motors schematisch darstellt;
8 ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von erregenden Muster bei dem regenerativen Modus und von Drehmomenten, die durch die erregten Statorwicklungen erzeugt werden, schematisch darstellt;
9 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der ersten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
10 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß einer Modifikation des in 9 dargestellten Reluktanzmotors;
11 eine Ansicht, die Betriebsvorgänge des in 9 dargestellten Motors schematisch darstellt;
12 ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von erregenden Muster für Statorwicklungen des in 9 dargestellten Motors und Drehmomente, die durch die erregten Statorwicklungen erzeugt werden, schematisch darstellt;
13 eine Tabelle, die viele andere Typen von Motoren schematisch darstellt, auf die die vorliegende Erfindung angewendet ist;
14 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der zweiten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
15 eine laterale Querschnittsansicht eines Doppelmotors gemäß der dritten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
16 eine laterale Querschnittsansicht eines Doppelmotors gemäß einer Modifikation des Doppelmotors, der in 15 dargestellt ist;
17 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der vierten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
18 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der fünften Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
19 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der sechsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
20 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß einer Modifikation des in 19 dargestellten Reluktanzmotors;
21 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Treibschaltung gemäß der in 20 dargestellten Modifikation schematisch darstellt;
22 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der siebten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
23 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der achten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
24 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der neunten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
25 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß einer Modifikation des in 24 dargestellten Reluktanzmotors;
26 eine Ansicht, die eine charakteristische Kurve, die ein Beispiel der Beziehung zwischen einer magnetischen Feldstärke eines Permanentmagneten, der in dem in 22 dargestellten Motor zu verwenden ist, angibt, schematisch darstellt;
27 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der zehnten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
28 eine Ansicht, die Beispiele der Form jedes Statorpols des in 27 dargestellten Reluktanzmotors schematisch darstellt;
29 eine Ansicht, die verschiedene Anordnungen und Formen von mindestens einem Permanentmagneten, der in jedem Statorpol des in 27 dargestellten Reluktanzmotors eingebettet ist, schematisch darstellt;
30 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß einer Modifikation des in 27 dargestellten Reluktanzmotors;
31 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der elften Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
32 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der zwölften Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
33 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der dreizehnten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
34 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der vierzehnten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
35 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der fünfzehnten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
36 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der sechzehnten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
37 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der siebzehnten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
38 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der achtzehnten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
39 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der neunzehnten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
40 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der zwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
41 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der einundzwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
42 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß einer Modifikation des in 41 dargestellten Reluktanzmotors;
43 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors mit einem Motor, der durch einen in 42 dargestellten Rotor modifiziert ist;
44 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors mit einem Motor, der durch den in 42 dargestellten Rotor modifiziert ist;
45 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der zweiundzwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
46 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der dreiundzwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
47 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der vierundzwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
48 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der fünfundzwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
49 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der sechsundzwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
50 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der siebenundzwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
51 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der achtundzwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
52 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der neunundzwanzigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
53 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der dreißigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
54 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß der einunddreißigsten Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
55 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors, der durch Erweitern des in 54 dargestellten Reluktanzmotors erreicht wird.
56 eine Ansicht, die Betriebsvorgänge des in 54 dargestellten Motors schematisch darstellt;
57 ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von erregenden Muster für Statorwicklungen des in 54 dargestellten Motors und Drehmomente, die durch die erregten Statorwicklungen erzeugt werden, schematisch darstellt;
58 eine laterale Querschnittsansicht, die 54 entspricht und verwendet wird, um Bedingungen zu beschreiben, die zulassen, dass der in 54 dargestellte Motor ein kontinuierliches Drehmoment ausgibt;
59 eine laterale Querschnittsansicht, die 54 entspricht und verwendet wird, um Bedingungen zu beschreiben, dass jeder ausgeprägte Hauptpol in einer Gegenuhrzeigerrichtung kein Drehmoment erzeugt;
60 eine Tabelle, die Kombinationen von Werten einer Umfangsbreite jedes ausgeprägten Hauptpols, Werte einer Umfangsbreite eines innersten offenen Endes von jedem Schlitz und maximale und minimale Werte einer Umfangsbreite Hh von jedem ausgeprägten Hilfspol schematisch darstellt;
61 eine laterale Querschnittsansicht, die eine Modifikation des in 54 dargestellten Reluktanzmotors schematisch darstellt;
62 eine laterale Querschnittsansicht, die ein alternatives Beispiel eines Änderns der Charakteristiken eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
63 eine laterale Querschnittsansicht, die einen Reluktanzmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
64 eine laterale Querschnittsansicht, die einen Reluktanzmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
65 eine laterale Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (12S8R-Motor) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
66 eine Entwicklungsansicht, die Beispiele von Formen einer äußeren Oberfläche von jedem Rotorpol, der in 1B dargestellt ist, in einer Drehungsrichtung des Rotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
67 eine Entwicklungsansicht, die Beispiele von Formen einer inneren Oberfläche von jedem in 9 dargestellten Statorpol gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
68 eine Entwicklungsansicht, die Beispiele von Formen einer inneren Oberfläche von jedem in 9 dargestellten Statorpol gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
69 eine vergrößerte laterale Querschnittsansicht, die eine Maßnahme schematisch darstellt, die Flusslecks in den Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen zugeordnet ist;
70 eine laterale Querschnittsansicht, die eine alternative Maßnahme, die Flusslecks in den Motor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen zugeordnet ist, schematisch darstellt;
71 eine laterale Querschnittsansicht, die eine Modifikation des in 70 dargestellten Motors schematisch darstellt;
72 eine Ansicht, die das erste Verfahren eines Verbesserns eines maximalen Drehmoments eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
73 eine Ansicht, die das zweite Verfahren eines Verbesserns eines maximalen Drehmoments eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
74 eine grafische Darstellung, die eine Kurve einer magnetischen Charakteristik in einem Zahn eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
75 eine Ansicht, die das dritte Verfahren eines Verbesserns eines maximalen Drehmoments eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
76 eine Ansicht, die das vierte Verfahren eines Verbesserns eines maximalen Drehmoments eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
77 eine Ansicht, die das fünfte Verfahren eines Verbesserns eines maximalen Drehmoments eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
78 eine vergrößerte Ansicht, die einen Luftzwischenraum zwischen einem Rotor und einem Stator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
79 eine laterale Querschnittsansicht, die einen Reluktanzmotor schematisch darstellt, auf den ein Verfahren eines Erreichens höherer Ausgangsdrehmomente gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewandt ist;
80 eine Ansicht, die ein Beispiel einer Einrichtung zum Schalten von Drei-Phasen-Statorspulen des Reluktanzmotors gemäß entweder dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen schematisch darstellt;
81 eine vergrößerte laterale Querschnittsansicht, die einen Teil eines Stators gemäß entweder dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen schematisch darstellt;
82 eine laterale Querschnittsansicht, die ein Vier-Pol-Statormodell schematisch darstellt, das durch Erweitern des in 54 dargestellten Zwei-Pol-Stators entworfen ist, während dasselbe von einer axialen Endseite des Rotors angesehen wird;
83 eine axiale Querschnittsansicht des Stators entlang einer Linie AG bis AG in 82;
84 eine laterale Querschnittsansicht, die ein Vier-Pol-, Zwölf-Schlitz-Statormodell gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen schematisch darstellt, während dasselbe von einer axialen Endseite des Rotors angesehen wird;
85 eine laterale Querschnittsansicht, die ein Sechs-Pol-, Achtzehn-Schlitz-Statormodell gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen schematisch darstellt, während dasselbe von einer axialen Endseite des Rotors angesehen wird;
86 eine axiale Querschnittsansicht des in 84 dargestellten Stators entlang einer Linie AF bis AF in 84;
87 eine axiale Querschnittsansicht des in 84 dargestellten Stators entlang einer Linie AE bis AE in 84;
88 eine Ansicht, die Spulenenden und Leiter einer B-Phasen-Spule in einer Umfangsrichtung schematisch erweitert; wobei die Form der Spulenenden und die Leiter der B-Phasen-Spule, wenn dieselben von der Rotorseite angesehen werden, im Wesentlichen eine Ringform gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel haben;
89 eine laterale Querschnittsansicht, die einen Statorkern als eine Modifikation des in 84 dargestellten Statorkerns schematisch darstellt;
90A eine laterale Querschnittsansicht, die einen Acht-Pol-Motor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen schematisch darstellt, während derselbe von einer axialen Endseite des Rotors angesehen wird;
90B eine Draufsicht, die den in 90A dargestellten Acht-Pol-Motor schematisch darstellt, während derselbe von einer axialen Endseite des Rotors angesehen wird;
90C eine vergrößerte Ansicht eines geteilten Abschnitts (zusammengefügten Abschnitts), der in 90A dargestellt ist;
90D eine axiale Teilquerschnittsansicht des in 90A dargestellten Motors;
91 eine axiale Querschnittsansicht eines Doppelmotors, wie er in 15 oder 16 dargestellt ist;
92 eine axiale Querschnittsansicht eines Doppelmotors, wie er in 15 oder 16 dargestellt ist;
93 eine axiale Querschnittsansicht eines Doppelmotors, wie er in 15 oder 16 dargestellt ist;
94 eine laterale Querschnittsansicht, die einen Reluktanzmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt, der die Struktur einer Steuerungsvorrichtung dafür weiter vereinfacht;
95 ein Schaltungsdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern des in 94 dargestellten Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
96 ein Schaltungsdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung als eine Modifikation der in 95 dargestellten Steuerungsvorrichtung schematisch darstellt;
97 ein Schaltungsdiagramm, das eine Struktur einer vereinfachteren Steuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel schematisch darstellt;
98 ein Schaltungsdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung als eine Modifikation der in 3 dargestellten Steuerungsvorrichtung schematisch darstellt;
99 eine vergrößerte axiale Querschnittsansicht von magnetischen Gliedern, die an beiden Seitenoberflächen jedes Zahns eines Reluktanzmotors angebracht sind, was identisch zu (B) von 73 ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
100 eine laterale Querschnittsansicht, die ein Beispiel einer Modifikation des in 54 dargestellten Reluktanzmotors schematisch darstellt;
101 ein Schaltungsdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung, die entworfen ist, um sowohl in einem Erhöhungsmodus eines maximalen Drehmoments als auch Flussdichtereduzierungsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Betrieb zu sein, schematisch darstellt;
102 ein Schaltungsdiagramm, das eine Steuerungsvorrichtung schematisch darstellt, die entworfen ist, um sowohl in einem Erhöhungsmodus eines maximalen Drehmoments als auch einem Flussdichtereduzierungsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Betrieb zu sein;
103 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
104 ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von erregenden Muster für Statorwicklungen des in 103 dargestellten Motors und Drehmomente, die durch die erregten Statorwicklungen erzeugt werden, schematisch darstellt;
105 eine laterale Querschnittsansicht eines Reluktanzmotors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
106 ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel von erregenden Muster für Statorwicklungen des in 105 dargestellten Motors und Drehmomente, die durch die erregten Statorwicklungen erzeugt werden, schematisch darstellt;
107 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Funktionsstruktur einer Steuerungsvorrichtung gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen schematisch darstellt;
108 eine Ansicht, die ein elektromagnetisches Grundmodell von Motoren schematisch darstellt;
109 eine Tabelle, die die Zahl Ψ(I, θr) eines Flusslecks φx zu jeder Phasenstatorwicklung bei jedem Abtastpunkt (I, θr), die in einer in 107 dargestellten Datenbank gespeichert sind, schematisch darstellt;
110 eine Tabelle, die Daten P(TC, θr) bei jedem Abtastpunkt (TC, θr), der der Zahl Ψ(I, θr) von Flusslecks φx zu jeder Phasenstatorwicklung zugeordnet ist, bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) schematisch darstellt, was in einer in 107 dargestellten Datenbank anstelle oder zusätzlich zu der in 109 dargestellten Tabelle gespeichert werden kann;
111 ein Blockdiagramm, das eine Modifikation der Funktionsstruktur der in 107 dargestellten Steuerungsvorrichtung schematisch darstellt;
112 ein Zeitdiagramm, das ein anderes Beispiel von erregenden Muster für Statorwicklungen eines Reluktanzmotors gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen schematisch darstellt;
113 eine grafische Darstellung, die ein Beispiel des Verhältnisses der Zahl von Erregungen der ausgeprägten Hauptpole zu der Zahl der Erregungen der ausgeprägten Hilfspole des in 54 dargestellten Reluktanzmotors schematisch darstellt;
114 eine laterale Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (12S4R-Motor) gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen schematisch darstellt;
115 eine laterale Querschnittsansicht, die eine Modifikation des in 114 dargestellten 12S4R-Motors schematisch darstellt;
116 eine laterale Querschnittsansicht, die eine andere Modifikation des in 114 dargestellten 12S4R-Motors schematisch darstellt;
117 eine laterale Querschnittsansicht, die eine andere Modifikation des in 116 dargestellten 12S4R-Motors schematisch darstellt;
118 eine grafische Darstellung, die Beziehungen zwischen Flussverkettungen φ zu sowohl A- als auch C-Phasen-Wicklungen eines Motormodells und sowohl A- als auch C-Phasen-Strömen gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen schematisch darstellt;
119 eine grafische Darstellung, die eine charakteristische Kurve von jeder Induktivität La und Lc, die erreicht werden, wenn die A- und C-Phasen-Wicklungen durch einen Strom eines gleichen Pegels erregt werden, schematisch darstellt, die im Wesentlichen ähnlich den zyklischen charakteristischen Kurven, die in 118 dargestellt sind, ist;
120 eine axiale Querschnittsansicht, die eine schematische Struktur eines herkömmlichen Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotors darstellt;
121 eine laterale Querschnittsansicht entlang einer Linie AA-AA in 120;
122 eine entwickelte Ansicht einer inneren Peripherie eines in 120 und 121 in seiner Umfangs-(Drehungs-)Richtung dargestellten Statorkerns;
123 ein Schaltungsdiagramm, das eine verbindende Struktur einer Statorspule (Drei-Phasen-Spulen) des herkömmlichen Permanentmagnetsynchronmotors und eine Steuerungsvorrichtung dafür schematisch darstellt;
124 eine laterale Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselstrommotor mit einem Zwei-Pol-Mehrflussbarrierenrotor schematisch darstellt;
125 eine laterale Querschnittsansicht, die einen herkömmlich geschalteten Reluktanzmotor mit einem Zwei-Pol-Mehrflussbarrierenrotor schematisch darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG
Ausfürungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Bei jedem Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Erfindung beispielsweise auf einen Reluktanzmotor angewendet; dieser Reluktanzmotor ist ein Beispiel von verschiedenen Typen von Motoren.
Erstes Ausführungsbeispiel
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Teile in den mehreren Figuren beziehen, ist ein Synchronreluktanzmotor 110 dargestellt.
Der Motor 110, der in 1A und 1B dargestellt ist, ist mit einer Ausgangswelle 1 und einem Rotor (bewegbares Glied) 2 mit vier ausgeprägten Polen versehen. Der Motor 110 ist ferner mit einem Paar von Lagern 3, einem im Wesentlichen ringförmigen Statorkern 4 und einem im Wesentlichen zylindrischen innen hohlen Motorgehäuse 6 mit einer Öffnung in seiner axialen Richtung versehen.
Der Rotor mit vier ausgeprägten Polen, auf den einfach als „Rotor” 2 Bezug genommen ist, hat eine im Wesentlichen ringförmige Form und in seinem Mittenabschnitt in seiner axialen Richtung ein Durchgangsloch A0Z. Der Rotor 2 ist in dem Motorgehäuse 6 koaxial eingebaut. Auf eine Achse, die in der axialen Richtung desselben durch den Mittenabschnitt des Rotors 2 geht, ist im Folgenden Bezug als eine „Mittenachse” genommen.
Die Ausgangswelle 1 ist an der inneren Oberfläche des Durchgangslochs A0Z des Rotors 2 fest angebracht. Die Ausgangswelle 1 ist in der Öffnung des Motorgehäuses 6 derart angebracht, dass beide Enden derselben aus der Öffnung vorstehen. Die Ausgangswelle 1 ist durch das Rotorgehäuse 6 mit den Lagern 3 drehbar getragen.
Der Rotor 2 ist beispielsweise aus einer Mehrzahl von magnetischen Siliziumstahlblechen, als ein Beispiel von weichmagnetischen Materialien, die in einer Ausrichtung gestapelt sind, gebildet. Der Rotor 2 ist mit vier ausgeprägten Polen A0K versehen. Jeder der vier ausgeprägten Pole A0K ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Die äußere Oberfläche von jedem der ausgeprägten Pole A0K des Rotors 2 hat eine konvex umfangsmäßig gerundete Form.
Die vier ausgeprägten Pole bestehen aus einem ersten und einem zweiten Paar von gegenüberliegenden ausgeprägten Polen. Die vier ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Der Statorkern 4 ist aus beispielsweise einer Mehrzahl von magnetischen Siliziumstahlblechen, als ein Beispiel von weichmagnetischen Materialien, die in einer Ausrichtung gestapelt sind, gebildet. Der Statorkern 4 ist in dem Motorgehäuse 6 derart eingebaut, dass seine Mittenachse zu der Mittenachse des Rotors 2 koaxial ist, und sein innerer Umfang dem äußeren Umfang des Rotors 2 mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt.
Drei-Phasen-Statorspulen sind in dem Statorkern 4 eingebaut. Die Drei-Phasen-Statorspulen und der Statorkern 4 bilden einen Stator (ein stationäres Glied).
Es sei bemerkt, dass, um die Struktur und die Betriebsvorgänge von jedem Motor gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung einfach darzustellen, eine Schraffierung in einer Darstellung in einigen der beigefügten Zeichnungen weggelassen ist.
Als Nächstes ist die Struktur des Stators unter Bezugnahme auf 1B vollständig beschrieben.
Der Statorkern 4 besteht aus einem ringförmigen Rückjoch BY und sechs Zähnen A01, A02, A03, A04, A05 und A06, die von dem inneren Umfang des Rückjochs BY nach innen vorstehen und umfangsmäßig mit gleichen Teilungen dazwischen angeordnet sind. Jeder der Zähne A01, A02, A03, A04, A05 und A06 dient als ein ausgeprägter Pol. Die innere Oberfläche von jedem der Zähne (ausgeprägten Pole) hat eine konkav umfangsmäßig gerundete Form mit einer Krümmung, die identisch zu derselben der äußeren Oberfläche von jedem der ausgeprägten Pole des Rotors 2 ist. Räume zwischen umfangsmäßig benachbarten Zähnen liefern 6 Schlitze A08, A09, A0A, A0B, A0C und A07 des Statorkerns 4.
Als jede der Drei-Phasen-Statorspulen des Motors 110, der in 1A und 1B dargestellt ist, ist eine konzentrierte Vollteilungswicklung verwendet.
Eine A-Phasen-Spule A0D und A0G ist in einem Schlitz A07 zwischen den Zähnen A06 und A01 und in einem Schlitz A0A zwischen den Zähnen A03 und A04 mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ein Bezugszeichen A0L stellt einen Wicklungsweg eines Endes der A-Phase-Spule A0D und A0G dar.
Eine B-Phasen-Spule A0F und A0J ist ähnlicherweise in einem Schlitz A09 zwischen den Zähnen A02 und A03 und in einem Schlitz A0C zwischen den Zähnen A05 und A06 mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ein Bezugszeichen A0M stellt einen Wicklungsweg eines Endes der B-Phase-Spule A0F und A0J dar.
Eine C-Phasen-Spule A0H und A0E ist zusätzlich in einem Schlitz A0B zwischen den Zähnen A04 und A05 und einem Schlitz A08 zwischen den Zähnen A01 und A02 mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ein Bezugszeichen A0N stellt einen Wicklungsweg von einem Ende der C-Phasen-Spule A0H und A0E dar.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Motor 110 derart getrieben, dass ein Gleichstrom zugeführt wird, der in einer positiven und einer negativen Richtung, die durch Symbole eines umkreisten Kreuzes und eines umkreisten Punktes, die in 1B dargestellt sind, angegeben sind, durch jede der A-, B- und C-Phasen-Spulen fließt. Die positive Richtung stellt eine Richtung in das Papier von 1B dar, und die negative Richtung stellt eine Richtung aus dem Papier von 1B dar.
Eine Gruppe von Leitern in der A-Phase-Spule, durch die in der positiven Richtung in einem Schlitz ein Gleichstrom fließt, ist insbesondere als „eine positive A-Phase-Wicklung (A0D)” definiert, und eine Gruppe von Leitern in der A-Phasen-Spule, durch die in der negativen Richtung in einem Schlitz ein Gleichstrom fließt, ist als „eine negative A-Phasen-Wicklung (A0G)” definiert.
Eine Gruppe von Leitern in der B-Phasen-Spule, durch die in einem Schlitz in der positiven Richtung ein Gleichstrom fließt, ist ähnlicherweise als „eine positive B-Phasen-Wicklung (A0F)” definiert, und eine Gruppe von Leitern in der B-Phasen-Spule, durch die in einem Schlitz in der negativen Richtung ein Gleichstrom fließt, ist als „eine negative B-Phasen-Wicklung (A0J)” definiert. Eine Gruppe von Leitern in der C-Phasen-Spule, durch die in einem Schlitz in der positiven Richtung ein Gleichstrom fließt, ist als „eine positive C-Phasen-Wicklung (A0H)” definiert, und eine Gruppe von Leitern in der C-Phasen-Spule, durch die in einem Schlitz in der negativen Richtung ein Gleichstrom fließt, ist als „eine negative C-Phasen-Wicklung (A0E)” definiert.
Jedes der Spulenenden A0L, A0M und A0N ist über einem entsprechenden einen Halbteil des Rückjochs BY angeordnet, kann jedoch über jedem Halbteil des Rückjochs BY angeordnet sein.
Ein Bezugszeichen Ht stellt eine Umfangsbreite eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche von jedem der Zähne dar. Ein Bezugszeichen Hm stellt eine Umfangsbreite eines elektrischen Winkels der äußeren Oberfläche von jedem der ausgeprägten Pole A0K des Rotors 2 dar. Jede der Umfangsbreiten Ht und Hm eines elektrischen Winkels ist beispielsweise auf 30 elektrisch Grad eingestellt. Es sei bemerkt, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel auf die „Umfangsbreite eines elektrischen Winkels” ferner einfach als „Umfangsbreite” im Folgenden Bezug genommen ist.
Eine Bezugsposition R, die in 1B dargestellt ist, ist eine Ebene, die durch die Mitte der positiven A-Phasen-Wicklung A0B, die Mittenachse des Rotors 2 (Ausgangswelle 1) und die Mitte der negativen A-Phasen-Wicklung A0G geht. Eine derzeitige Drehposition des Rotors 2 ist durch θr zwischen einer Kante eines ausgeprägten Pols, der der Drehung des Rotors 2 voreilt, und der Bezugsposition R, die in 1B dargestellt ist, dargestellt.
Es sei bemerkt, dass, wie verschiedene Typen von Motoren, die in der „DETAILIERTEN BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG” der Beschreibung beschrieben sind, zu beschreiben sind, wie folgt definiert ist. Wenn insbesondere ein Motormodell die Zahl M von ausgeprägten Polen eines Stators und die Zahl K von ausgeprägten Polen eines Rotors hat, wird auf den Motor als „MSKR-Motor” Bezug genommen. Wenn beispielsweise ein Motor sechs ausgeprägte Pole eines Stators (M = 6) und vier ausgeprägte Pole eines Rotors (K = 4) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat, wird auf den Motor 110 als „6S4R-Motor 110” Bezug genommen. Daher ist mit anderen Worten auf den Motor 110, der mit zwei Statorpolen pro Phase versehen ist, als „Zwei-Pol-Motor” im Folgenden Bezug genommen.
Annehmend, dass eine Drehrichtung des Rotors 2 auf eine Gegenuhrzeigerrichtung CCW eingestellt ist, befindet sich der Rotor 2 beispielsweise derzeit nahe dem Drehungswinkel θr, der in 1B dargestellt ist, sodass ein ausgeprägter Pol des ersten Paars des Rotors 2 damit startet, dem Zahn A01 zugewandt zu sein, und der andere ausgeprägte Pol des ersten Paars des Rotors 2 damit startet, dem Zahn A04 zugewandt zu sein. Auf die Gegenuhrzeigerrichtung CCW ist im Folgenden als „CCW” Bezug genommen.
Zu dieser Zeit wird zum Erzeugen eines Drehmoments T in der CCW bei der Drehungsposition θr ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0D (siehe das umkreiste Kreuz) zu fließen und negativ durch die negative A-Phasen-Wicklung A0G (siehe umkreister Punkt) zu fließen.
Ein C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung A0H (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen und durch die negative C-Phasen-Wicklung A0E (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Spule fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Spule fließt, induzieren gemäß der Rechte-Hand-Regel von dem Zahn A04 zu dem Zahn A01 durch den Rotor 2 einen magnetischen Fluss; dieser induzierte magnetische Fluss ist in 1B durch einen dicken Pfeil A0P dargestellt.
Der induzierte magnetische Fluss A0P verursacht zwischen dem Zahn A01 und dem einen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 und zwischen dem Zahn A04 und dem anderen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein Drehmoment T in dem Rotor, um den Rotor 2 darin zu drehen.
Zu dieser Zeit wird kein Strom zugeführt, um durch die positive und die negative B-Phasen-Wicklung A0F und A0J zu fließen. Keine magnetischen Flüsse werden zusätzlich in Richtungen erzeugt, die im Wesentlichen orthogonal zu dem magnetischen Fluss A0P sind, das heißt in den Richtungen hin zu den Statorpolen A02 und A03 und hin zu den Statorpolen A05 und A06, da sich eine magnetomotorische Kraft, die auf dem A-Phasen-Strom Ia basiert, und dieselbe, die auf dem C-Phasen-Strom Ic basiert, einander aufheben. Wenn der A-Phasen-Strom Ia und der C-Phasen-Strom Ic voneinander hinsichtlich des Betrags unterschiedlich gewesen wären, würden magnetische Flüsse in Richtungen im Wesentlichen orthogonal zu dem magnetischen Fluss A0P erzeugt, da eine magnetomotorische Kraft, die proportional zu dem Unterschied ist, erzeugt wird.
Ein Beispiel von Steuerungsvorrichtung zum Zuführen der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic zu den jeweiligen A-, B- und C-Phasen-Spulen ist in 2 dargestellt.
Die in 2 dargestellte Steuerungsvorrichtung CC ist als ein Wechselrichter mit einer einfachen Struktur entworfen.
Ein Bezugszeichen 561 stellt die A-Phasen-Spule (positive und negative A-Phasen-Wicklung A0D und A0G) dar, und ein Bezugszeichen 562 stellt die B-Phasen-Spule (positive und negative B-Phasen-Wicklung A0F und A0J) dar. Ein Bezugszeichen 563 stellt die C-Phasen-Spule (positive und negative C-Phasen-Wicklung A0H und A0E) dar.
Die in 2 dargestellte Steuerungsvorrichtung CC ist mit einer Gleichstromleistungsquelle, wie zum Beispiel einer Batterie 53A, ersten bis dritten Leistungstransistoren 564 bis 566 und ersten bis dritten Dioden 567 bis 569 versehen. Bipolartransistoren sind beispielsweise als die ersten bis dritten Leistungstransistoren verwendet, auf die einfach als „erste bis dritte Transistoren” Bezug genommen ist.
Ein positiver Anschluss der Batterie 53A ist mit dem Kollektor von jedem der ersten bis dritten Transistoren 564 bis 566 verbunden. Ein negativer Anschluss der Batterie 53A ist mit dem Emitter von jedem der ersten bis dritten Transistoren 564 bis 566 verbunden. Die A- und B-Phasen-Spulen 561 und 562 sind jeweils zwischen den Kollektor des Transistors 564 und den positiven Anschluss der Batterie 53A und zwischen den Kollektor des Transistors 565 und den positiven Anschluss der Batterie 53A geschaltet. Die C-Phasen-Spule 563 ist zusätzlich zwischen den Kollektor des Transistors 565 und den positiven Anschluss der Batterie 53A geschaltet.
Die Anode von jeder der Dioden 567, 568 und 569 ist mit einem Punkt verbunden, bei dem eine entsprechende der Spulen 561, 562 und 563 und der Kollektor eines entsprechenden der Transistoren 564, 565 und 566 miteinander verbunden sind.
Die Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist, ist ferner mit einer Drosselspule Ldcc, einem vierten Transistor 56A, wie zum Beispiel einem Bipolartransistor, einer Diode 56B und einem Kondensator 56C versehen. Ein Ende der Drossel spule Ldcc ist mit dem positiven Anschluss der Batterie 53A verbunden, und das andere Ende derselben ist mit dem Emitter des vierten Transistors 56A verbunden.
Die Kathode der Diode 56B ist mit einem Punkt verbunden, an dem der Emitter des Transistors 56A und das andere Ende der Drosselspule Ldcc miteinander verbunden sind. Die Anode der Diode 56B ist mit dem negativen Anschluss der Batterie 53A verbunden.
Die Batterie 53A, die Drosselspule Ldcc und der vierte Transistor 56A sind miteinander in Reihe geschaltet, um ein Reihenglied zu bilden. Der Kondensator 56C ist zu dem Reihenglied parallel geschaltet. Das heißt, eine Elektrode des Kondensators 56C ist mit dem Transistor des Kollektors 56A verbunden, und die andere Elektrode des Kondensators 56C ist mit dem negativen Anschluss der Batterie 53A verbunden.
Der Kollektor des vierten Transistors 56A ist mit der Kathode von jeder der Dioden 567, 568 und 569 verbunden.
Der vierte Transistor 56A, die Drosselspule Ldcc und die Diode 56B dienen als ein Gleich-zu-Gleich-Wandler.
Die Steuerungsvorrichtung CC ist mit einem Treiber DR versehen. Der Treiber DR besteht beispielsweise aus einem Mikrocomputer, und seine Peripherie ist mit der Basis von jedem der ersten bis vierten Transistoren 567, 568, 569 und 56A verbunden.
Um die A-Phasen-Spule 561 zu erregen, führt der Treiber DR der Basis des ersten Transistors 564 ein elektrisches Signal zu, um denselben einzuschalten. Dies lässt zu, dass der A-Phasen-Strom durch die A-Phasen-Spule 561 und den ersten Transistor 564 basierend auf einer Spannung (Batteriespannung) VM der Batterie 53A fließt. Ein Einschalten von sowohl dem zweiten als auch dem dritten Transistor 565 und 566 lässt ähnlicherweise zu, dass eine entsprechende Phasenwicklung erregt wird.
Wenn beispielsweise die Drehung des Motors abrupt verlangsamt wird, wird in jeder der Statorspulen eine regenerative elektrische Energie erzeugt. Die regenerative elektrische Energie wird durch eine entsprechende der Dioden 567 bis 569 als ein regenerativer Strom herausgenommen. Der regenerative Strom lädt in einer geschlossenen Schleife (der Spule 561, der Diode 567, des Kondensators 56C, der Batterie 53A und der Spule 561) den Kondensator 56C.
Die geladene Spannung in dem Kondensator 56C wird durch den Gleich-zu-Gleich-Wandler in eine Spannung gewandelt, die in die Batterie 53A ladbar ist. Die gewandelte Spannung wird somit in die Batterie 53A geladen.
Es sei bemerkt, dass die andere Elektrode des Kondensators 56C mit einem Punkt P verbunden sein kann, mit dem der positive Anschluss der Batterie 53A verbunden ist. Bei dieser Struktur sollte eine Leitung L zwischen dem Punkt P und dem negativen Anschluss der Batterie 53A weggelassen sein.
Der Treiber DR führt erst genauer gesagt eine dem Steuerungsanschluss des vierten Transistors 56A ein elektrisches Signal, um denselben einzuschalten, zu. Dies lässt zu, dass die geladene Spannung 56C einen Gleichstrom Irc zu der Drosselspule Ldcc fließen lässt. Dies lädt magnetische Energie in die Drosselspule Ldcc. Wenn der Treiber DR den vierten Transistor 56A ausschaltet, verursacht die geladene magnetische Energie, dass der Strom Irc durch die Diode 56B und die Batterie 53A fließt, um dadurch die Batterie 53A zu laden. Es sei bemerkt, dass ein Bezugszeichen VM die Spannung der Batterie 53A darstellt, und ein Bezugszeichen VH eine regenerative Spannung, die auf dem regenerativen Strom basiert, der in den Kondensator 56C zu laden ist, darstellt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist die Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist, betriebsfähig, um aus der kinetischen Energie und der magnetischen Energie des Motors 110 eine regenerative elektrische Leistung zu erhalten, was effektiv die regenerative elektrische Energie in der Batterie 53A wieder herstellt.
Es sei bemerkt, dass die regenerative Spannung VH, die in 2 dargestellt ist, eingestellt sein kann, um regenerativen Charakteristiken des Motors 110, die erforderlich sind, zu genügen. Wenn insbesondere der Motor 110 mit höheren UpM zu verwenden ist, ist es notwendig, eine Stromreduzierungszeit jeder Statorwicklung zu reduzieren. Da die Reduzierung des Stroms in einer Statorwicklung die Regeneration von magnetischer Energie, die in der Statorwicklung erzeugt wird, bedeutet, kann, je höher die regenerative Spannung VH ist, desto mehr die Stromreduzierungszeit jeder Statorwicklung reduziert werden.
Die Struktur des Gleich-zu-Gleich-Wandlers kann modifiziert sein. Eine Begrenzerschaltung kann parallel zu jedem Transistor, zum Verhindern, dass hohe Spannungsnadelimpulse einen entsprechenden Transistor beschädigen, vorgesehen sein. Eine Blockierdiode, die durch eine imaginäre Linie als 56C in 2 dargestellt ist, kann zu jedem der Transistoren antiparallel geschaltet sein.
Ein alternatives Beispiel von Steuerungsvorrichtungen zum Zuführen der A-, Bund C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic zu jeweiligen A-, B- und C-Phasen-Wicklungen ist in 3 dargestellt.
Die Steuerungsvorrichtung CC1, die in 3 dargestellt ist, ist als ein Wechselrichter mit sechs Transistoren entworfen.
In 3 stellt ein Bezugszeichen 87D die A-Phasen-Spule (positive und negative A-Phasen-Wicklungen A0D und A0G) dar, und ein Bezugzeichen 87E stellt die B-Phasen-Spule (positive und negative B-Phasen-Wicklungen A0F und A0J) dar. Ein Bezugzeichen 87F stellt die C-Phasen-Spule (positive und negative C-Phasen-Wicklungen A0H und A0E) dar.
Die Steuerungsvorrichtung CC1 ist mit einer Gleichstrombatterie 84D versehen. Die Steuerungsvorrichtung CC1 besteht aus einem ersten Paar von Leistungstransistoren 871 und 872, zwischen die die A-Phasen-Spule geschaltet ist, und einem zweiten Paar von Leistungstransistoren 873 und 874, zwischen die die B-Phasen-Spule geschal tet ist. Der Wechselrichter besteht ferner aus einem dritten Paar von Leistungstransistoren 875 und 876, zwischen die die C-Phasen-Spule geschaltet ist. Als Leistungstransistoren sind beispielsweise Bipolartransistoren verwendet.
Der Emitter von jedem der hochseitigen Transistoren 871, 873 und 875 ist genauer gesagt mit einem Ende einer entsprechenden Phasenwicklung gemeinsam verbunden, und der Kollektor derselben ist mit einem positiven Anschluss der Batterie 84D gemeinsam verbunden. Der Kollektor jedes der niederseitigen Transistoren 872, 874 und 876 ist mit dem anderen Ende einer entsprechenden Phasenwicklung gemeinsam verbunden, und der Emitter derselben ist mit einem negativen Anschluss der Batterie 84D gemeinsam verbunden.
Eine Diode 877 ist zu dem Transistor 871 und einer A-Phasen-Wicklung 87D, die reihengeschaltet sind, antiparallel geschaltet, und eine Diode 878 ist zu dem Transistor 872 und einer A-Phasen-Spule 87D, die reihengeschaltet sind, antiparallel geschaltet. Eine Diode 879 ist ähnlicherweise zu dem Transistor 873 und einer B-Phasen-Spule 87E, die reihengeschaltet sind, antiparallel geschaltet, und eine Diode 87A ist zu dem Transistor 874 und einer B-Phasen-Spule 87E, die reihengeschaltet sind, antiparallel geschaltet. Eine Diode 87B ist zusätzlich zu dem Transistor 875 und einer C-Phasen-Spule 87F, die reihengeschaltet sind, antiparallel geschaltet, und eine Diode 87C ist zu dem Transistor 876 und der C-Phasen-Spule 87F, die reihengeschaltet sind, antiparallel geschaltet.
Die Steuerungsvorrichtung CC1, die in 3 dargestellt ist, ist mit einem Treiber DR1 versehen. Der Treiber DR1, der aus beispielsweise einem Mikrocomputer und seiner Peripherie besteht, ist mit der Basis von jedem der Transistoren 871, 872, 873, 874, 875 und 876 verbunden.
Um beispielsweise die A-Phasen-Spule 87C zu erregen, ist der Treiber DR1 betriebsfähig, um zu der Basis von jedem der Transistoren 871 und 872 ein elektrisches Signal zuzuführen, um die Transistoren 871 und 872 einzuschalten, sodass eine Gleich spannung, die der A-Phasen-Spule 87D von der Gleichstrombatterie 84D zugeführt wird, angelegt wird.
Um eine magnetische Energie, die in der A-Phasen-Spule 87D erzeugt wird, während die Transistoren 871 und 872 erregt sind, wiederherzustellen, ist der Treiber DR1 betriebsfähig, um die Transistoren 871 und 872 auszuschalten. Dies lässt zu, dass ein regenerativer Strom basierend auf der magnetischen Energie, die in der A-Phasen-Spule 87D erzeugt wird, durch die Schwungraddiode 877, die Batterie 84D und die Schwungraddiode 878 fließt. Dies lädt die Batterie 84D.
Zu dieser Zeit verursacht ein Einschalten des Transistors 872, wobei der Transistor 871 aus ist, das ein Schwungradstrom durch die A-Phasen-Spule 87D, den Transistor 872 und die Diode 878 fließt.
Die Gleichspannungsanlegesteuerung, die Wiederherstellungssteuerung einer magnetischen Energie und die Schwungradstromsteuerung für die A-Phasen-Spule 87D, die Transistoren 871 und 872 und die Dioden 877 und 878 können für die B-Phasen-Spule 87E, die Transistoren 873 und 874 und die Dioden 879 und 87A und für die C-Phasen-Spule 87F, die Transistoren 875 und 876 und die Dioden 87B und 87C ausgeführt werden.
Es sei bemerkt, dass, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, die Steuerungsvorrichtung CC1, die in 3 dargestellt ist, entworfen ist, um zu verursachen, dass ein Strom in lediglich einer Richtung durch jede Statorspule fließt. Wenn eine negative Spannung an jeden Transistor aufgrund von Betriebsvorgängen des Motors 110 angelegt sein könnte, wäre es möglich, eine schützende Diode, wie zum Beispiel eine Diode, die durch eine imaginäre Linie als 56D in 2 dargestellt ist, zusätzlich antiparallel zu jedem der Transistoren 871 bis 876 zu schalten. Dies kann in anderen Wechselrichtern gemäß der vorliegenden Erfindung zum Verursachen eingerichtet werden, dass ein Strom durch jede Statorspule in lediglich einer Richtung fließt.
Genauso wie die in 2 dargestellte Steuerungsvorrichtung CC kann, um eine Stromreduzierungszeit von jeder Statorwicklung zu reduzieren, jede Diode mit einer alternativen Gleichstrombatterie, die höher als die Gleichstrombatterie 84D ist, verbunden sein. Dies kann eine regenerative Spannung erzeugen, die zu der alternativen Gleichstrombatterie wiederherzustellen ist.
Als Nächstes sind Betriebsvorgänge des Motors 110, der in 1A und 1B dargestellt ist, im Folgenden unter Bezugnahme auf (a) bis (d) von 4 beschrieben.
Wenn sich genauer gesagt der Rotor 2 derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 30 Grad, der in (a) von 4 wie auch von 1B dargestellt ist, befindet, startet ein ausgeprägter Pol des ersten Paars des Rotors 2 damit, dem Zahn A01 zugewandt zu sein, und der andere ausgeprägte Pol des ersten Paars des Rotors 2 startet damit, dem Zahn A04 zugewandt zu sein.
Zu dieser Zeit wird der A-Phasen-Gleichstrom Ia von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0D, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative A-Phasen-Wicklung A0G, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen. Der C-Phasen-Gleichstrom Ic wird gleichzeitig von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um die C-Phasen-Wicklung A0H, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative C-Phasen-Wicklung A0E, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen.
Der A-Phasen-Gleichstrom Ia, der durch die A-Phasen-Spule fließt, und der C-Phasen-Gleichstrom Ic, der durch die C-Phasen-Spule fließt, induzieren von dem Zahn A04 zu dem Zahn A01 einen magnetischen Fluss, der in (a) 4 durch einen dicken Pfeil A0P dargestellt ist.
Der induzierte magnetische Fluss A0P verursacht zwischen dem Zahn A01 und dem einem ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 und zwischen dem Zahn A04 und dem anderen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 eine magnetisch an ziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein Drehmoment T in dem Rotor 2, um den Rotor 2 darin zu drehen.
Zu dieser Zeit wird von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kein Gleichstrom zugeführt, um durch die B-Phasen-Wicklungen A0F und A0J zu fließen. Keine magnetischen Flüsse werden zusätzlich in Richtungen im Wesentlichen orthogonal zu dem magnetischen Fluss A0P, das heißt in Richtungen hin zu den Statorpolen A02 und A03 und hin zu den Statorpolen A05 und A06, erzeugt, da eine magnetmotorische Kraft, die auf dem A-Phasen-Gleichstrom Ia basiert, und dieselbe, die auf dem C-Phasen-Gleichstrom Ic basiert, einander aufheben.
Es sei bemerkt, dass, da der magnetische Fluss A0P durch die B-Phasen-Spule so durchgeht, dass derselbe die B-Phasen-Spule verkettet, eine Spannung Vb über beide Enden der B-Phasen-Wicklung erzeugt wird; diese Spannung Vb ist durch den folgenden Ausdruck gegeben: Vb = Nw × dφ/dt, wobei Nw die Zahl von Windungen der B-Phasen-Spule darstellt, und φ den magnetischen Fluss A0P, der durch die erregten A- und C-Phasen-Spulen erzeugt wird und die B-Phasen-Spule verkettet, darstellt. Auf den magnetischen Fluss A0P ist somit im Folgenden ferner als ein ”Verkettungsfluss φ” Bezug genommen.
Wenn sich der Rotor 2 derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 45 Grad, der in (b) von 4 dargestellt ist, befindet, ist ein ausgeprägter Pol des zweiten Paars des Rotors 2 nahe dem Zahn A03 und der andere ausgeprägte Pol des zweiten Paars des Rotors 2 ist nahe dem Zahn A06. Ein ausgeprägter Pol des ersten Paars des Rotors 2 ist zusätzlich zu dem Zahn A01 gewandt, und der andere ausgeprägte Pol des ersten Paars des Rotors 2 ist zu dem Zahn A04 gewandt.
Zu dieser Zeit wird der A-Phasen-Gleichstrom Ia von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0D, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative A-Phasen-Wicklung A0G, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen. Der B-Phasen-Gleichstrom Ib wird gleichzeitig von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung A0F, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative B-Phase-Wicklung A0J, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen.
Der A-Phasen-Gleichstrom Ia, der durch die A-Phasen-Spule fließt, und der B-Phasen-Gleichstrom Ib, der durch die B-Phasen-Spule fließt, induzieren von dem Zahn A06 zu dem Zahn A03 einen magnetischen Fluss A0P, der in (b) von 4 dargestellt ist.
Der induzierte magnetische Fluss A0P verursacht zwischen dem Zahn A03 und dem einen ausgeprägten Pol des zweiten Paars des Rotors 2 und zwischen dem Zahn A06 und dem anderen ausgeprägten Pol des zweiten Paars des Rotors 2 eine magnetische anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein Drehmoment T in dem Rotor 2, um den Rotor 2 darin zu drehen.
Zu dieser Zeit wird von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kein Gleichstrom zugeführt, um die durch die C-Phasen-Wicklungen A0H und A0E zu fließen.
Wenn sich der Rotor 2 derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 60 Grad, der in (c) von 4 dargestellt ist, befindet, ist ein ausgeprägter Pol des zweiten Paars des Rotors 2 zu dem Zahn A03 gewandt, und der andere ausgeprägt Pol des zweiten Paars des Rotors 2 ist zu dem Zahn A06 gewandt. Ein ausgeprägter Pol des ersten Paars des Rotors 2 ist zusätzlich zu dem Zahn A01 gewandt, und der andere ausgeprägte Pol des ersten Paars des Rotors 2 ist zu dem Zahn A04 gewandt.
Zu dieser Zeit wird der A-Phasen-Gleichstrom Ia von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0D, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative A-Phasen-Wicklung A0G, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen. Der B-Phasen-Gleichstrom Ib wird gleichzeitig von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung A0F, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative B-Phasen-Wicklung A0J, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen.
Der A-Phasen-Gleichstrom Ia, der durch die A-Phasen-Spule fließt, und der B-Phasen-Gleichstrom Ib, der durch die B-Phasen-Spule fließt, induzieren von dem Zahn A06 zu dem Zahn A03 einen magnetischen Fluss A0P, der in (c) von 4 dargestellt ist.
Der induzierte magnetische Fluss A0P verursacht zwischen dem Zahn A03 und dem einen ausgeprägten Pol des zweiten Paars des Rotors 2 und dem Zahn A06 und dem anderen ausgeprägten Pol des zweiten Paars des Rotors 2 eine magnetische anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein Drehmoment T in dem Rotor 2, um den Rotor 2 darin zu drehen.
Zu dieser Zeit wird von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kein Gleichstrom zugeführt, um durch die C-Phasen-Wicklungen A0H und A0E zu fließen.
Wenn sich der Rotor 2 derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 75 Grad, der in (d) 4 dargestellt ist, befindet, ist ein ausgeprägter Pol des ersten Paars des Rotors 2 nahe dem Zahn A02 und der andere ausgeprägte Pol des ersten Paars des Rotors 2 ist nahe dem Zahn A05. Ein ausgeprägter Pol des zweiten Paars des Rotors 2 ist zusätzlich zu dem Zahn A03 gewandt, und der andere ausgeprägte Pol des zweiten Paars des Rotors 2 ist zu dem Zahn A06 gewandt.
Zu dieser Zeit wird der B-Phasen-Gleichstrom Ib von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung A0F, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative B-Phasen-Wicklung A0J, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen. Der C-Phasen-Gleichstrom Ic wird gleichzeitig von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung A0H, die durch das um kreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative C-Phasen-Wicklung A0E, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen.
Der B-Phasen-Gleichstrom Ib, der durch die B-Phasen-Spule fließt, und der C-Phasen-Gleichstrom Ic, der durch die C-Phasen-Spule fließt, induzieren von dem Zahn A02 zu dem Zahn A05 einen magnetischen Fluss A0P, der in (d) von 4 dargestellt ist.
Der induzierte magnetische Fluss A0P erzeugt zwischen dem Zahn A02 und dem einen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 und zwischen dem Zahn A05 und dem anderen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein Drehmoment T in dem Rotor 2, um den Rotor 2 darin zu drehen.
Zu dieser Zeit wird von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kein Gleichstrom zugeführt, um durch die A-Phasen-Wicklungen A0D und A0G zu fließen.
Wie in 4 dargestellt ist, erreicht ein Schalten der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 2 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 2 kontinuierlich zu drehen. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erzeugt die Zufuhr eines Paars in den vorher gerichteten Gleichströmen Ia, Ib und Ic zu einem entsprechenden einen Paar von Statorspulen den magnetischen Fluss A0P und dadurch ein Drehmoment T zu erzeugen; dieses eine Paar der Statorspulen befindet sich auf beiden Umfangsseiten jedes Statorpols, der einen entsprechenden Rotorpol magnetisch anzieht.
Der Motor 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat genauer gesagt ein Merkmal, dass jeder der Ströme Ia, Ib und Ic ein Ein-Weg-(unidirektionaler)Strom ist, und jede der Statorspulen und ein entsprechender Strom tragen zu zwei unterschiedlichen elektromagnetischen Wirkungen bei. Zwei-Phasen-Statorspulen dienen zusätzlich als zwei individuelle Wege, durch die Leistung zugeführt wird.
Da jede Statorwicklung dazu dient, um entsprechende zwei Statorpole an ihren beiden Umfangsseiten zu treiben, mit anderen Worten, jede Statorspule dazu dient, um entsprechende vier Statorpole zu treiben, dient jeder Leistungstransistor dazu, um entsprechende vier Statorpole zu treiben. Die A-Phasen-Statorspule dient beispielsweise dazu, um vier Statorpole A01, A07, A04 und A03 zu treiben. Ein Reluktanzdrehmoment, das durch den Motor 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt wird, nutzt effektiv eine unidirektionale anziehende Kraft, die unabhängig von der Richtung des magnetischen Flusses ist.
Diese Charakteristiken des Motors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel können den Motor 110 hinsichtlich der Größe reduzieren und die Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 reduzieren. Diese Charakteristiken können auf andere Typen von Motoren, wie später beschrieben ist, angewendet sein.
Es sei bemerkt, dass der Motor 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine bidirektionale Stromsteuerung für ein bidirektionales Zuführen eines Stroms zu jeder der Statorspulen getrieben sein kann, und daher kann eine solche bidirektionale Stromsteuerung zum individuellen Erregen der Statorspulen in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst sein. Wie später beschrieben ist, kann bei einigen Typen von Motoren, ein Zuführen von positiven und negativen Strömen zu jeder der Statorwicklungen die Durchschnittsausgangsdrehmomente, die Spitzenausgangsdrehmomente und die Charakteristiken einer konstanten Ausgangsleistung dieser Motoren verbessern.
Als nächstes wird qualitativ ein durch den Motor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu erzeugendes Drehmoment T betrachtet.
Die Effizienz von Motoren bei ihren maximalen Drehmomenten ist bei Motoren für viele Anwendung, wie zum Beispiel Automobilen, kein so großes Problem; es ist erforderlich, dass jeder Motor für Automobile die Hälfte seines maximalen Drehmo ments oder weniger erzeugt, und das maximale Drehmoment in jedem Motor wird nicht häufig verwendet.
Bei diesen Anwendungen hängt die Reduzierung einer Größe und eines Aufwands von Motoren wesentlich von den Charakteristiken Ihrer maximalen Drehmomente ab.
Es seien die Drehmomentcharakteristiken des Motormodells, das in 1A und 1B dargestellt ist und sich nahe der Drehungsposition θr von 30 Grad in einer Region zwischen jedem der ausgeprägten Pole des Rotors und einem entsprechenden der Zähne des Stators, der gegenüberliegt, befindet, betrachtet. Die Region ist in einen linearen Betriebsbereich Aa und einen nicht linearen Betriebsbereich As geteilt.
In dem linearen Betriebsbereich Aa sind das weichmagnetische Material von jedem der ausgeprägten Pole des Rotors und dasselbe eines entsprechenden der Zähne des Stators nicht magnetisch gesättigt. In dem nicht linearen Betriebsbereich As sind das weichmagnetische Material von jedem der ausgeprägten Polen des Rotors und dasselbe eines entsprechenden der Zähne des Stators magnetisch gesättigt.
In dem linearen Betriebsbereich Aa sind eine erzeugte Flussdichte Bx und eine erzeugte Flussverkettung φ durch die Verwendung der folgenden Gleichungen (1) bis (5) unter der Bedingung schematisch gegeben, dass sowohl der A- als auch der C-Phasen-Strom Ia und Ic konstant sind, und der B-Phasen-Strom Ib null ist: ωr = dθr/dt (1) Vx = Nw × dφ/dt (2) = Nw × dφ/dθr × dθr/dt (3) = Nw × dφ/dθr × ωr (4) Bx = Kb × Ix × Nw (5),wobei Nw die Zahl von Windungen jeder Statorspule darstellt, Ix einen Strom, der jeder der A- und C-Phasen-Spulen zuzuführen ist, darstellt, Vx eine Spannung darstellt, die über beide Enden einer Ein-Phasen-Spule induziert wird, Kb eine Proportionalkon stante der Flussdichte darstellt, tc die Dicke des Motors in der axialen Richtung des Rotors darstellt, ωr eine Drehungswinkelgeschwindigkeit des Rotors darstellt, t eine Zeit darstellt und R den Radius des Rotors darstellt.
Die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr durch eine Ein-Phasen-Wicklung mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors, die in der Gleichung (4) erscheint, ist durch die folgende Gleichungen (6) und (7) gegeben: dφ/dθr ≈ Δφ/Δθr = (tc × ωr × Δt × R × Bx)/(ωr × Δt) = (tc × ωr × Δt × R × Kb × Ix × Nw)/(ωr × Δt) (6) = tc × R × Kb × Ix × Nw (7)
Zu dieser Zeit ist eine Eingangsleistung Pin von den Statorspulen durch die folgende Gleichung (8) annehmend dargestellt, dass ein Widerstand Ra von jeder Statorspule null ist, ein Eisenverlust Pfe und ein mechanischer Verlust des Motors beide Null sind, und der Luftzwischenraum zwischen dem Rotor und dem Stator ausreichend klein eingestellt ist: Pin = 2 × Vx × Ix = 2 × Nw × dφ/dt × Ix (8)
Es sei bemerkt, dass der Koeffizient 2 bei 30 Grad der Drehungsposition θr des Rotors die Zahl von Statorspulen, wie zum Beispiel A- und C-Phasen-Spulen, darstellt, die eine Leistung zuführen.
Eine mechanische Ausgangsleistung Pout des Motors ist zusätzlich durch die folgende Gleichung (9) dargestellt: Pout = T × ωr (9),wobei T ein Drehmoment des Motors in dem linearen Betriebsbereich Aa darstellt.
Gemäß den Gleichungen (1) bis (9) ist das Drehmoment T des Motors in dem linearen Betriebsbereich Aa durch die folgende Gleichung (10) gegeben: T = 2 × Nw × dφ/dt × Ix/ωr = 2 × Nw × dφ/dθr × dθr/dt × Ix/ωr = 2 × Nw × d(tc × R × Kb × Ix × Nw) × ωr × Ix/ωr = 2 × Nw × tc × R × Kb × Nw × Ix2 (10)
Das Drehmoment T des Motors in dem linearen Betriebsbereich Aa ist somit proportional zu der Proportionalkonstante Kb der Flussdichte und zu dem Quadrat des Stroms Ix.
5 stellt Beispiele der Beziehung zwischen dem Strom Ix und dem Drehmoment des Motors 110, der in 1A und der 1B dargestellt ist, in einem grafischen Format dar. Dicke charakteristische Kurven, die durch ein Bezugszeichen Trm angeben sind, stellen eine typische Kurve einer Strom-Drehmoment-Charakteristik, die durch den Motor 110 erhalten wird, dar. Innerhalb einer Region in dem Motor, die einem Abschnitt der Kurve Trm von Ihrem Ursprung O zu Ihrem Betriebspunkt Tn bei einem Wert A1 des Stroms Ix und einem Wert T1 des Drehmoments T entspricht, ist die Änderung des weichmagnetischen Materials des Motors im Wesentlichen magnetisch linear. Die Beziehung zwischen dem Drehmoment T und dem Strom Ix hat somit eine charakteristische Kurve nahe einer quadratischen Funktion; diese Beziehung ist durch die Gleichung (10) dargestellt.
Ein Abschnitt der Kurve Tm von dem Betriebspunkt Tn zu einem drehmomentgesättigten Punkt Ts bei einem Wert A2 des Stroms Ix und einem Wert T2 des Drehmoments T entspricht einer magnetischen Region in dem Motor, innerhalb der die Flussdichte eines Abschnitts des weichmagnetischen Materials des Motors, der nahe dem Luftzwischenraum zwischen einem Statorpol und einem Rotorpol ist, eine Sättigungsflussdichte von 2,0 [T] wird. Die Drehmomentcharakteristiken des Motors in der Region sind im Folgenden beschrieben.
Ein Abschnitt der Kurve T, der hinsichtlich des Stroms größer als der drehmomentgesättigte Punkt Ts ist, entspricht einer Region in dem Motor, innerhalb derer ein Punkt in einem magnetischen Weg, wie zum Beispiel das Rückjoch, der in dem Motor zusätzlich zu dem Abschnitt des Motors, der nahe dem Luftzwischenraum ist, gebildet ist, magnetisch gesättigt ist. In der magnetisch gesättigten Region in dem magnetischen Weg ist es schwierig, eine elektrische Energie an den Luftzwischenraum anzulegen.
Eine charakteristische Kurve Tgs, die in 5 dargestellt ist, stellt eine charakteristische Strom-Drehmoment-Kurve dar, die durch ein Motormodell erhalten wird, bei dem die Länge des Luftzwischenraums zwischen jedem Statorpol und einem entsprechenden Rotorpol im Wesentlichen die Hälfte des Luftzwischenraums zwischen jedem Statorpol und einem entsprechenden Rotorpol des Motors 110 ist, der die charakteristische Kurve Trm hat.
Das Nähern der Länge des Luftzwischenraums an null lässt die charakteristische Kurve Tgs an eine im Wesentlichen lineare charakteristische Kurve Tgz, die in 5 dargestellt ist, nähern.
Eine charakteristische Kurve Tspm, die in 5 dargestellt ist, stellt eine charakteristische Strom-Drehmoment-Kurve dar, die durch ein Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotormodell erhalten wird, wobei ein Beispiel desselben in 121 dargestellt ist. Das Motormodell verwendet insbesondere als seine Permanentmagnete Neodym-Eisen-Bor-(NdFeB-)Permanentmagnete und erzeugt eine Flussdichte in der Größenordnung von 1,2 [T].
Obwohl die Sättigungsflussdichte der NdFeB-Permanentmagnete in der Größenordnung von 1,2 [T] niedriger als dieselbe eines weichmagnetischen Materials von 2,0 [T] ist, hängt ein magnetischer Fluss an der Oberfläche eines NdFeB-Permanentmagneten von seiner Position ab. Aus diesem Grund ist die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors doppelt so groß wie dieselbe in einem solchen Motor mit der im Wesentlichen linearen charakteristischen Kurve Tgz. Dies resultiert darin, dass ein solches Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotormodell, das die NdFeB-Permanentmagnete verwendet, derart entworfen sein kann, dass seine charakteristische Kurve Tspm verglichen mit demselben der charakteristischen Kurve Tgz einen steileren Gradienten hat.
Die Durchschnittsflussdichte von jedem der NdFeB-Permanentmagneten des Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotormodells ist 1,0 [T], wobei der Gradient der charakteristischen Kurve Tspm identisch zu demselben der charakteristischen Kurve Tgz ist. Die Gradienten solcher charakteristischen Kurven von Motoren können flexibel entworfen sein.
Als Nächstes wird ein Drehmoment T in dem nicht linearen Betriebsbereich AS annehmend erhalten, das ein Bezugszeichen Bsat eine Sättigungsflussdichte darstellt. Der nichtlineare Betriebsbereich As entspricht dem Abschnitt der Kurve Tm von dem Betriebspunkt Tn zu dem drehmomentgesättigten Punkt Ts, innerhalb dessen ein Abschnitt des weichmagnetischen Materials des Motors nahe dem Luftzwischenraum magnetisch gesättigt ist.
Die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors ist durch die folgende Gleichung (11) gegeben: dφ/dθr ≈ Δφ/Δθr = (tc × ωr × Δt × R × Bsat)/(ωr × Δt) = tc × R × Bsat (11)
Die Spannung Vx über beide Enden einer Statorspule, die ein Drehmoment erzeugt, ist durch die folgende Gleichung (12) gegeben: Vx = Nw × dφ/dt = Nw × dφ/dθr × dθr/dt Nw × tc × R × Bsat × ωr (12)
Die Eingangsleistung Pin von den Statorwicklungen des Motors ist durch die folgenden Gleichungen (13) und (14) dargestellt: Pin = 2 × Vx × Ix = T × ωr (13) = 2 × Nw × tc × R × Bsat × ωr (14)
Das Drehmoment T des Motors in dem nicht linearen Betriebsbereich As ist durch die folgende Gleichung (15) gegeben: T = 2 × Nw × Vx × Ix/ωr = 2 × Nw × tc × R × Bsat × ωr x Ix/ωr = 2 × Nw × tc × R × Bsat × Ix (15)
Das Drehmoment T des Motors in dem nicht linearen Betriebsbereich As ist somit proportional zu der Sättigungsflussdichte Bsat und zu dem Strom Ix. Das Drehmoment T des Motors in dem nicht linearen Betriebsbereich As entspricht dem Abschnitt der Kurve Tm von dem Betriebspunkt Tn zu dem drehmomentgesättigten Punkt Ts.
Das maximale Drehmoment T ist natürlicherweise zu der Zahl Nw von Windungen jeder Statorspule, der Dicke tc des Motors in der axialen Richtung des Rotors und dem Radius R des Rotors.
Es folgt aus dem, was beschrieben wurde, dass die Charakteristiken von maximalen Drehmomenten von Motoren, die wichtig sind, um deren Größe und deren Aufwand zu reduzieren, als von der Sättigungsflussdichte Bsat stark abhängig geschätzt werden können.
Es sei bemerkt, dass die Gleichung (11) aufgestellt wird, wenn vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind; diese vorbestimmten Bedingungen umfassen:
die erste Bedingungen, das es keine magnetischen Sättigungen in dem Motor außer der Region zwischen jedem der ausgeprägten Pole des Rotors und einem entsprechenden der Zähne des Stators, der gegenüberliegt, gibt; und
die zweite Bedingung, dass die Leckflussdichte in einem Raum um den Rotor in der Umfangsrichtung desselben auf ausreichend niedriger als die Flussdichte des weichmagnetischen Abschnitts des Motors eingestellt ist.
Es wird angenommen, dass die erste und zweite Bedingung zwischen diesen verglichenen Motoren, die im Vorhergehenden dargelegt sind, äquivalent erfüllt sind.
Eine magnetische Energie Ew, die jeder Statorspule zugeordnet ist, ist durch die folgende Gleichung (16) dargestellt: Ex = 1/2 × Nw × φ × Ix (16)
Wenn sich beispielsweise der Rotor nahe dem Drehungswinkel θr von 30 Grad, der in (a) von 4 dargestellt ist, befindet und der Strom Ix als sowohl der A-Phasen-Strom Ia als auch der C-Phasen-Strom Ic zugeführt wird, um durch sowohl die A- als auch die C-Phasen-Spule zu fließen, ist eine magnetische Energie, die durch die Gleichung (16) dargestellt ist, in sowohl der A- als auch der C-Phasen-Spule anwesend. Da somit die Zahl der A- und C-Phasen-Spulen zwei ist, ist eine magnetische Energie in dem Ganzen des Motors das Doppelte der magnetischen Energie, die durch die Gleichung (16) dargestellt ist. Die magnetische Energie ist erforderlich, um eine Spannung, einen Strom und eine Zeit zu berechnen, die erforderlich ist, um basierend auf der magnetischen Energie den Strom zu erhöhen oder zu reduzieren.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, hängt das maximale Drehmoment des Motors stark von der Sättigungsflussdichte Bsat ab, bei der der Motor in Betrieb ist. Bei dem Betriebspunkt des Motors 110, der in 1B dargestellt ist, nutzt der Motor 110 die maximale Flussdichte. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist es, wenn die magnetischen Stahlbleche verwendet sind, um den Stator und den Rotor des Motors 110 zu erzeugen, möglich, die Flussdichte in einer Größenordnung von 2,0 [T] zu nutzen.
Merkmale des in 1B dargestellten Reluktanzmotors 110 sind im Folgenden im Vergleich zu dem herkömmlichen Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotor, der in 121 dargestellt ist, beschrieben. Beim Beschreiben der Merkmale des Reluktanzmotors 110 ist angenommen, dass der Luftzwischenraum zwischen dem Stator und dem Rotor auf ausreichend klein eingestellt ist, und daher ist die Belastung einer Erregung durch den Reluktanzmotor 110 klein.
Annehmend, dass der in 121 dargestellte herkömmliche Motor Hochleistungsmagnete, wie zum Beispiel NdFeB-Magnete, als seine Permanentmagneten verwendet, und die Durchschnittsflussdichte von jedem der Hochleistungsmagnete 1,0 [T] ist, wird die Flussdichte von jedem der Zähne des Stators des in 121 dargestellten Motors seine Sättigungsflussdichte von 2,0 [T]. Da eine Flussdichte, die als ein Drehmoment des in 121 dargestellten Motors wirkt, die Durchschnittsflussdichte zwischen einer Flussdichte von jedem Zahn des Stators und derselben jedes Schlitzes ist, wirkt die Hälfte der Sättigungsflussdichte von 2,0 [T] jedes Zahns als ein Drehmoment des in 121 dargestellten Motors. Das heißt, die Flussdichte von 1,0 [T] trägt zu einem Drehmoment des in 121 dargestellten Motors bei.
Die Flussdichte, die als ein Drehmoment des in 121 dargestellten Motors wirkt, ist somit niedriger als dieselbe, die als ein Drehmoment des Reluktanzmotors 110 wirkt.
Die Flussverkettungsänderungsrate mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors des in 121 dargestellten Motors ist zusätzlich das Doppelte der Flussverkettungsänderungsrate mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors des Reluktanzmotors 110. Dies lieg daran, dass Flüsse von Permanentmagneten hinsichtlich des Betrags und der Richtung von Orten der Permanentmagnete stark abhängen, jedoch Flüsse des Rotors 2 mit ausgeprägten Polen, der aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist, relativ zu den Statorpolen hinsichtlich des Betrags und der Richtung in nerhalb der magnetischen Hysterese des weichmagnetischen Materials frei geändert werden können.
Ein Drehmoment des Reluktanzmotors 110 ist folglich das Doppelte hinsichtlich der Flussdichte als dasselbe des in 121 dargestellten Oberflächenpermanentmagnetmotors, und ist hinsichtlich der Ortsabhängigkeit von Flüssen die Hälfte desselben des in 121 dargestellten Oberflächenpermanentmagnetmotors. Das Gesamtdrehmoment des Reluktanzmotors 110 ist somit identisch zu demselben in 121 dargestellten Oberflächenpermanentmagnetmotors.
Wenn zusätzlich der Rotor 2 des Reluktanzmotors 110, der in 1B dargestellt ist und sich nahe dem Drehungswinkel θr von 30 Grad befindet, entworfen ist, um ein maximales Drehmoment auszugeben, ist der Reluktanzmotor 110 entworfen, um die Sättigungsflussdichte Bsat des weichmagnetischen Materials zu verwenden, die die Grenzflussdichte desselben ist.
Ein Algorithmus zum Treiben des Reluktanzmotors 110 durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ist als Nächstes im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, induzieren, wenn sich der Rotor 2 derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 30 Grad befindet, der in (a) von 4 dargestellt ist, der A-Phasen-Gleichstrom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen A0D, A0G fließt, und der C-Phasen-Gleichstrom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen A0H, A0E fließt, den magnetischen Fluss A0P, der in (a) von 4 dargestellt ist. Der magnetische Fluss A0P erzeugt in der CCW ein Drehmoment T in dem Rotor 2, um den Rotor 2 darin zu drehen.
Wenn sich der Rotor 2 derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 45 Grad, der in (b) von 4 dargestellt ist, befindet, induzieren der A-Phasen-Gleichstrom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen A0D, A0G fließt, und der B-Phasen-Gleichstrom Ib, der durch die B-Phasen-Wicklungen A0F, A0J fließt, den magnetischen Fluss A0P, der in (b) von 4 dargestellt ist. Der magnetische Fluss A0P erzeugt in der CCW ein Drehmoment T in dem Rotor 2, um den Rotor 2 darin zu drehen.
Wenn sich der Rotor 2 derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 60 Grad befindet, der in (c) von 4 dargestellt ist, induzieren der A-Phasen-Gleichstrom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen A0D, A0G fließt, und der B-Phasen-Gleichstrom Ib, der durch die B-Phasen-Wicklungen A0F, A0J fließt, den in (b) von 4 dargestellten magnetischen Fluss A0P. Der magnetische Fluss A0P erzeugt in der CCW in dem Rotor 2 ein Drehmoment T, um den Rotor 2 darin zu drehen.
Wenn sich der Rotor 2 derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 75 Grad, der in (d) von 4 dargestellt ist, befinde, induzieren der B-Phasen-Gleichstrom Ib, der durch die B-Phasen-Wicklungen A0F, A0J fließt, und der C-Phasen-Gleichstrom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen A0H, A0E fließt, den in (d) von 4 dargestellten magnetischen Fluss A0P. Der magnetische Fluss A0P erzeugt in der CCW in dem Rotor 2 ein Drehmoment T, um den Rotor 2 darin zu drehen.
Wie in 6 dargestellt ist, lässt ein Schalten der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 2 gemäß dem erregenden Muster, das in 6 dargestellt ist, durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zu, dass sich der Rotor 2 kontinuierlich dreht. Eine Änderung der Richtung von jedem der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic lässt zu, dass sich der Rotor 2 in der CCW und in der Uhrzeigerrichtung CW dreht. Der Reluktanzmotor 110 kann zusätzlich in einem Leistungslaufmodus, bei dem die Drehungsrichtung und Drehmomentrichtung zueinander identisch sind, und in einem Regenerationsmodus getrieben werden, bei dem die Drehungsrichtung und die Drehmomentrichtung zueinander entgegengesetzt sind. Auf die Uhrzeigerrichtung ist im Folgenden einfach als „CW” Bezug genommen.
6 stellt schematisch ein Beispiel von erregenden Muster (Stromzufuhrmustern) für die Statorwicklungen in einem Übergangsbereich der Drehungsposition θr in einem Bereich 0 bis 360 elektrischen Grad dar. 6 stellt ferner Drehmomente dar, die durch Erregen der Statorwicklungen gemäß dem Beispiel der erregenden Muster in dem Übergangsbereich der Drehungsposition θr erzeugt werden.
(A) von 6 stellt genauer gesagt durch eine durchgezogene Linie ein Erregungsmuster (ein Muster eines Zuführen des A-Phasen-Stroms Ia) für die A-Phasen-Wicklungen durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 dar, und (C) von 6 stellt durch eine durchgezogene Linie ein Erregungsmuster (ein Muster eines Zuführen des B-Phasen-Stroms Ib) für die B-Phasen-Wicklungen durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 dar. (E) von 6 stellt zusätzlich durch eine durchgezogene Linie ein Erregungsmuster (ein Muster eines Zuführens des C-Phasen-Stroms Ic) für die C-Phasen-Wicklungen durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 dar.
(B) von 6 zeigt ein Drehmoment Ta, das von den Statorpolen A01 und A04, die in (a) von 4 dargestellt sind, zu dem Rotor 2 abzugeben ist, und (d) von 6 zeigt ein Drehmoment Tb, das von den Statorpolen A03 und A06, die in (b) und (c) von 4 dargestellt sind, zu dem Rotor 2 abzugeben ist. (F) von 6 zeigt ein Drehmoment Tc, das von den Statorpolen A02 und A05, die in (d) von 4 dargestellt sind, zu dem Rotor 2 abzugeben ist.
(G) von 6 zeigt einen Übergang von einem kontinuierlichen Drehmoment Tm für eine Drehung des Rotors 2, indem Verbindungen zwischen den erzeugten Drehmomenten Ta, Tb und Tc durch eine durchgezogene Linie hergestellt werden.
Der Motor 110, der in 1B dargestellt ist, ist derart entworfen, dass die Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche jedes Zahns und die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels der äußeren Oberfläche jedes ausgeprägten Pols A0K des Rotors 2 jeweils auf 30 elektrische Grad eingestellt sind. Das heißt, da die Zahl (M) der Statorpole 6 ist, dass die Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche jedes der Zähne durch die folgende Gleichung berechnet werden kann: Ht = 360/(6 × 2) = 30 elektrische Grad.
Aus diesem Grund wird, wenn ein Drehmoment, das durch ein entsprechendes Paar von Statorpolen erzeugt wird, die durch einen entsprechenden Phasenstrom erregt werden, zu einem anderen Drehmoment, das durch ein entsprechendes alternatives Paar von Startorpolen zu erzeugen ist, die durch einen entsprechenden alternativen Phasenstrom erregt werden, verschoben wird, das kontinuierliche Drehmoment Tm reduziert. Eine Erhöhung von sowohl der Umfangsbreite eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche jedes Zahns als auch der äußeren Oberfläche jedes ausgeprägten Pols A0K des Rotors 2 von einem elektrischen Winkel von 30 Grad kann den Abfall des Drehmoments Cm bei einer Drehmomentverschiebung in dem kontinuierlichen Drehmoment Tm reduzieren.
Ein Grundbeispiel, wie der Reluktanzmotor 110, der in 1B dargestellt ist, zu treiben ist, ist in 6 dargestellt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das Beispiel begrenzt. Eine Anpassung der Phase und/oder des Betrags von jedem Phasenstrom kann genauer gesagt effektiver den Reluktanzmotor 110 treiben. Eine Vorrückung der Phase jedes Phasenstroms kann sich beispielsweise effektiv einer Verzögerung des Stromerhöhungs- und Stromreduzierungsansprechens während der Hochgeschwindigkeitsdrehung des Motors widmen.
Selbst wenn der gleiche Strom zugeführt wird, um durch ein Paar von Zwei-Phasen-Statorspulen zu fließen, wird der Betrag des magnetischen Flusses φ mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors 2 so geändert, dass die magnetische Energie, die durch die Gleichung [16] dargestellt ist, geändert wird. Eine Spannung wird zusätzlich über beide Enden von jeder Statorwicklung induziert, so wie sich der Rotor 2 dreht. Ein Anlegen einer Spannung an eine Phasenspule in einem elektrischen Winkelbereich, während dessen über die eine Phasenspule keine Spannung induziert wird und eine kleine magnetische Energie darin gespeichert wird, kann somit die Erhöhung eines Phasenstroms, der durch die eine Phasenspule fließt, beschleunigen. Aus diesem Grund kann sich eine Vorrückung der Phase jedes Phasenstroms effektiv einer Verzögerung des Stromerhöhungs- und Stromreduzierungsansprechens widmen.
Um eine geeignete Spannung an jede Phasenspule mit einer geeigneten Zeitsteuerung anzulegen, wird die Flussverkettung durch jede Phasenspule geschätzt, und basierend auf der geschätzten Flussverkettung durch jede Phasenspule wird die geeignete Spannung, die an eine entsprechende Phasenwicklung anzulegen ist, berechnet. Die berechnete geeignete Spannung kann dann an jede Phasenspule bei einer Vorwärtskopplungssteuerung bzw. Mitkopplungssteuerung angelegt werden. Dies kann jeden Phasenstrom mit einem hohen Ansprechen geeignet steuern. Das Vorwärtskopplungssteuerungsverfahren, das im Vorhergehenden dargelegt ist, ist später beschrieben.
Die Zufuhr von einem Phasenstrom zu einer entsprechenden Phasenwicklung in einer Richtung und eines alternativen Phasenstroms zu einer entsprechenden alternativen Phasenwicklung, die umfangsmäßig benachbart zueinander sind, über einen Statorpol in einer Richtung entgegengesetzt zu der einen Richtung erzeugt durch den einen Statorpol einen magnetischen Fluss. Ein Phasenstrom zu einer entsprechenden Phasenwicklung und ein alternativer Phasenstrom zu einer entsprechenden alternativen Phasenwicklung, die umfangsmäßig benachbart zueinander sind, über einen Statorpol, können sich hinsichtlich des Betrags voneinander unterscheiden. Ein Strom kann gleichzeitig zugeführt werden, um durch jede der Drei-Phasen-Statorspulen zu fließen.
Das Beispiel des erregenden Musters für die A-Phasen-Spule, das in (A) von 6 dargestellt ist, ist derart entworfen, dass
der A-Phasen-Spule während der Drehung des Rotors 2 von seiner Drehungsposition von 15 Grad zu derselben von 75 Grad in einem ersten Modus ein konstanter Wert des A-Phasen-Stroms Ia zugeführt wird;
der A-Phasen-Spule während der Drehung des Rotors 2 von seiner Drehungsposition von 75 Grad zu derselben von 105 Grad in einem zweiten Modus kein Strom zugeführt wird; und
der erste und der zweite Modus zyklisch wiederholt werden.
Das Beispiel des erregenden Musters für die B-Phasen-Spule, das in (C) von 6 dargestellt ist, ist derart entworfen, dass der B-Phasen-Strom Ib, der der B-Phasen-Spule zuzuführen ist, hinsichtlich der Phase mit 30 elektrischen Grad von dem A-Phasen-Strom Ia verzögert ist. Das Beispiel des erregenden Musters für die C-Phasen-Wicklung, das in (E) von 6 dargestellt ist, ist derart entworfen, dass der C-Phasen-Strom Ic, der der C-Phasen-Spule zuzuführen ist, hinsichtlich der Phase um 30 elektrische Grad zu dem B-Phasen-Strom Ib verzögert ist.
Die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ist entworfen, um den entsprechenden zwei Phasenspulen gleichzeitig zwei Phasenströme zuzuführen, und um einen Phasenstrom mit einer Erhöhung eines anderen Phasenstroms zu reduzieren.
Ein alternatives Beispiel der erregenden Muster für die Drei-Phasen-Statorspulen ist durch Kombinationen von durchgezogenen und gestrichelten Linien in 6 dargestellt.
Sowohl der A-Phasen-Strom Ia als auch der C-Phasen-Strom Ic, die einer entsprechenden der A- und C-Phasen-Spulen zuzuführen sind, werden genauer gesagt von 0 [Ampere; A] bei einer Drehungsposition des Rotors von 15 Grad auf einen konstanten Pegel [A] erhöht. Sowohl der A-Phasen-Strom Ia als auch der C-Phasen-Strom Ic, die einer entsprechenden der A- und C-Phasen-Spulen zuzuführen sind, werden bei einer Drehungsposition des Rotors von 45 Grad auf 0 [A] reduziert. Unmittelbar danach werden sowohl der B-Phasen-Strom Ib als auch der A-Phasen-Strom Ia, die einer entsprechenden der B- und A-Phasen-Spulen zuzuführen sind, von 0 [A] auf einen konstanten Pegel [A] erhöht.
Sowohl der B-Phasen-Strom Ib als auch der A-Phasen-Strom Ia, die einer entsprechenden der B- und A-Phasen-Spule zuzuführen sind, werden bei der Drehungsposition des Rotors von 75 Grad auf 0 [A] reduziert. Unmittelbar danach werden sowohl der C-Phasen-Strom Ic als auch der B-Phasen-Strom Ib, die einer entsprechenden der C- und B-Phasen-Spulen zuzuführen sind, von 0 [A] auf einen konstanten Pegel [A] erhöht.
Sowohl der C-Phasen-Strom Ic als auch der B-Phasen-Strom Ib, die einer entsprechenden der C- und B-Phasen-Spulen zuzuführen sind, werden bei der Drehungsposition des Rotors von 105 Grad auf 0 [A] reduziert. Unmittelbar danach werden sowohl der A-Phasen-Strom Ia als auch der C-Phasen-Strom Ic, die einer entsprechenden der A- und C-Phasen-Spulen zuzuführen sind, von 0 [A] auf einen konstanten Pegel [A] erhöht.
Sowohl der A-Phasen-Strom Ia als auch der C-Phasen-Strom Ic, die einer entsprechenden der A- und C-Phasen-Spulen zuzuführen sind, werden bei einer Drehungsposition des Rotors von 125 Grad auf 0 [A] reduziert.
Die Wicklungs-erregende Folge, die im Vorhergehenden dargelegt ist, wird zyklisch wiederholt, um dadurch den Rotor in der CCW durch ein konstantes Drehmoment zu drehen.
Das alternative Beispiel der erregenden Muster für die Drei-Phasen-Statorspulen induziert einen gewünschten gerichteten magnetischen Fluss. Es sei bemerkt, dass die Übergangsreduzierung in jedem Phasenstrom, die durch durchgezogene Linien in 6 dargestellt ist, nicht auf 0 [A] erforderlich ist. Die Übergangsreduzierung in jedem Phasenstrom auf einen voreingestellten Pegel [A] kann insbesondere den Vorteil, der im Vorhergehenden dargelegt ist, erreichen. Um das Ansprechvermögen jedes Phasenstroms bei UpM des Rotors 2 zu erhöhen, die höher als derzeitige UpM sind, kann die Phase von jedem Phasenstrom von der Phase desselben, die in 6 dargestellt ist, vorgerückt werden.
Als ein alternatives Beispiel der erregenden Muster für die Drei-Phasen-Statorspulen wird, wenn lediglich eine Phase-Spule erregt ist, ein magnetischer Fluss in jedem von zwei Wegen induziert. Wenn zusätzlich Ströme den Drei-Phasen-Statorspulen gleichzeitig zugeführt werden, ist es möglich, verschiedene elektromagnetische Wirkungen basierend auf einer Kombination der Beträge der jeweiligen Ströme zu erzeugen. Es ist ferner möglich, die verschiedenen elektromagnetischen Wirkungen miteinander zu kombinieren, um dadurch gewünschte Drehmomente zu erzeugen.
Als Nächstes sind Betriebsvorgänge des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wenn der Motor 110, der in der CCW gedreht wird, gebremst wird, wie zum Beispiel wenn ein regeneratives Bremsen auf den Motor 110, der in der CCW gedreht wird, angewendet wird, im Folgenden unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben. Es sei bemerkt, dass das durch den Reluktanzmotor 110 zu erzeugende Drehmoment von lediglich Strömen abhängt, die den Statorspulen zuzuführen sind, und daher von der Drehrichtung und der Drehgeschwindigkeit des Motors 110 unabhängig ist. Der Reluktanzmotor 110 wird in dem Leistungslaufmodus getrieben, bei dem die Drehungsrichtung und die Drehmomentrichtung zueinander identisch sind. Der Reluktanzmotor 110 wird in dem Regenerationsmodus getrieben, bei dem die Drehungsrichtung und die Drehmomentrichtung einander entgegengesetzt sind.
In 7 und 8 sind die Bezugszeichen Ia, Ib, Ic, θr, Ta, Tb, Tc und Tm gleich denselben, die in 1, 4 und 6 offenbart sind.
(a) von 7 stellt eine Situation dar, bei der sich der Rotor 2 derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 60 Grad befindet, der in (a) von 7 dargestellt ist, sodass ein ausgeprägter Pol des ersten Paars des Rotors 2 damit startet, von dem Zahn A01 wegzugehen, und der andere ausgeprägte Pol desselben damit startet, von dem Zahn A04 wegzugehen.
In der Situation wird, um ein Drehmoment in der CW zu erzeugen, der A-Phasen-Gleichstrom Ia von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0D, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative A-Phasen-Wicklung A0G, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen. Der C-Phasen-Gleichstrom Ic wird gleichzeitig von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung A0H, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative C-Phasen-Wicklung A0G, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen.
Dies induziert einen magnetischen Fluss A0P1, der in (a) von 7 dargestellt ist. Der magnetische Fluss A0P1 verursacht zwischen dem Zahn A01 und dem einen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 und zwischen dem Zahn A04 und dem anderen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CW ein Drehmoment T in dem Rotor 2, um den Rotor 2 zu bremsen. Da die Drehrichtung CCW und die Richtung des erzeugten Drehmoments T einander entgegensetzt sind, wird der Motor 110, der sich nahe dem Drehungswinkel θr von 60 Grad befindet, der in (a) von 7 dargestellt ist, in dem Regenerationsmodus getrieben.
Wenn danach der Rotor 2 des Motors 110 so gedreht wird, dass sein Drehungswinkel θr 75 Grad erreicht, der in (b) von 7 dargestellt ist, ist ein ausgeprägter Pol des ersten Paars des Rotors 2 dem Zahn A0F zugewandt, und der andere ausgeprägte Pol desselben ist dem Zahn A06 zugewandt. In der Situation wird der A-Phasen-Gleichstrom Ia von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0D positiv zu fließen und durch die negative A-Phasen-Wicklung A0G negativ zu fließen. Der B-Phasen-Gleichstrom Ib wird gleichzeitig von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung A0F, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative B-Phasen-Wicklung A0J, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen. Dies erzeugt in der CW ein Drehmoment T.
Während der Rotor 2 des Motors 110 aus seiner Drehungsposition von 75 Grad zu seiner Drehungsposition von 105 Grad gedreht wird, geht danach der eine ausgeprägte Pol des ersten Paars des Rotors 2 von dem Zahn A0F weg, und der andere ausgeprägte Pol desselben geht von dem Zahn A06 weg.
In der Situation induzieren der A-Phasen-Gleichstrom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen A0D und A0G fließt, und der B-Phasen-Gleichstrom Ib, der durch die B-Phasen-Wicklungen A0F und A0J fließt, den magnetischen Fluss A0P1, der in (c) von 7 dargestellt ist. Es sei bemerkt, dass (c) von 7 eine Situation darstellt, in der sich der Rotor 2 bei seiner Drehungsposition von 90 Grad befindet.
Der magnetische Fluss A0P1 verursacht zwischen dem Zahn A03 und dem einen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 und zwischen dem Zahn A06 und dem anderen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CW ein Drehmoment T in dem Rotor 2, um den Rotor 2 zu bremsen.
Wenn danach der Rotor 2 des Motors 110 so gedreht wird, dass sein Drehungswinkel θr 105 Grad erreicht, was in (d) von 7 dargestellt ist, ist ein ausgeprägter Pol des ersten Paars des Rotors 2 dem Zahn A05 zugewandt, und der andere ausgeprägte Pol desselben ist dem Zahn A02 zugewandt. In der Situation wird der B-Phasen-Gleichstrom Ib von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung A0F positiv zu fließen und durch die negative B-Phase-Wicklung A0J negativ zu fließen. Der C-Phasen-Gleichstrom Ic wird gleichzeitig von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung A0H positiv zu fließen und durch die negative C-Phasen-Wicklung A0J negativ zu fließen. Dies erzeugt in der CW ein Drehmoment T.
Das heißt, das Schalten der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 2 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 gemäß der in (a) bis (d) von 7 dargestellten Prozedur erreicht ein kontinuierliches Drehmoment, um ein regeneratives Bremsen des Rotors 2 auszuführen.
8 stellt schematisch ein Beispiel von erregenden Mustern (Stromzufuhrmustern) für die Statorwicklungen in einem Übergangsbereich der Drehungsposition θr in einem Bereich von 0 bis 360 elektrischen Grad in dem in 7 dargestellten Regenerationsmodus dar, bei dem der Rotor 2 in der CCW gedreht wird und ein Drehmoment in der CW entworfen ist, um erzeugt zu werden. 8 stellt ferner Drehmomente dar, die durch Erregen der Statorwicklungen gemäß dem Beispiel der erregenden Muster in dem Übergangsbereich der Drehungsposition θr erzeugt werden. Es sei bemerkt, dass auf die Drehmomente Ta, Tb und Tc, die in der Uhrzeigerrichtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung (Gegenuhrzeigerrichtung) zu erzeugen sind, als ein regenerative Drehmoment Bezug genommen wird, und die regenerativen Drehmomente Ta, Tb und Tc sind in 8 als negative Werte dargestellt.
Die Ströme Ia, Ib und Ic in dem in 8 dargestellten Regenerationsmodus sind zusätzlich hinsichtlich der Phase um 30 elektrische Grad von den Strömen Ia, Ib und Ic in dem in 6 dargestellten Leistungslaufmodus verzögert. Die Drehmomente Ta, Tb und Tc in dem in 8 dargestellten Regenerationsmodus werden ähnlicherweise hinsichtlich der Phase um 30 elektrische Grad von den Drehmomenten Ta, Tb und Tc in dem in 6 dargestellten Leistungslaufmodus verzögert. Dies liegt daran, dass jeder Drehungswinkel des Rotors 2, bei dem ein entsprechendes Leistungslaufdrehmoment in der CCW erzeugt wird, um 30 Grad von einem entsprechenden Drehungswinkel des Rotors verschoben ist, bei dem ein entsprechendes regeneratives Drehmoment in der CW erzeugt wird.
(A) von 8 stellt insbesondere durch eine durchgezogene Linie ein Erregungsmuster (ein Muster zum Zuführen des A-Phasen-Stroms Ia) für die in 7 dargestellte A-Phasen-Wicklung durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 dar. (C) von 8 stellt durch eine durchgezogene Linie ein Erregungsmuster (ein Muster zum Zuführen des B-Phasen-Stroms Ib) für die in 7 dargestellte B-Phasen-Wicklung durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 dar. (E) von 8 stellt durch eine durchgezogene Linie ein Erregungsmuster (ein Muster zum Zuführen des C-Phasen-Stroms Ic) für die in 7 dargestellte C-Phasen-Wicklung durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 dar.
(B) von 8 zeigt ein regeneratives Drehmoment Ta, das von den Statorpolen A01 und A04, die in (a) von 7 dargestellt sind, an den Rotor 2 abzugeben ist, und (D) von 8 zeigt ein regeneratives Drehmoment Tb, das von den Statorpolen A03 und A06, die in (b) und (c) von 7 dargestellt sind, an den Rotor 2 abzugeben ist. (F) von 8 zeigt ein Drehmoment Tc, das von den Statorpolen A02 und A05, die in (d) von 7 dargestellt sind, an den Rotor 2 abzugeben ist.
(G) von 8 zeigt einen Übergang eines kontinuierlichen Drehmoments Tm zum Bremsen des Rotors 2 durch Herstellen von Verbindungen zwischen den erzeugten Drehmomenten Ta, Tb und Tc durch eine durchgezogene Linie.
Der Motor 110, der in 1B dargestellt ist, ist derart entworfen, dass sowohl die Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche von jedem Zahn als auch die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels der äußeren Oberfläche jedes ausgeprägten Pols A0K des Rotors 2 auf 30 elektrische Grad eingestellt sind. Aus diesem Grund wird, wenn ein Drehmoment, das durch ein entsprechendes Paar von Statorpolen, die durch einen entsprechenden Phasenstrom erregt werden, zu erzeugen ist, zu einem anderen Drehmoment, das durch ein entsprechendes alternatives Paar von Statorpolen, die durch einen entsprechenden alternativen Phasenstrom erregt werden, zu erzeugen ist, verschoben wird, das kontinuierliche Drehmoment Tm reduziert. Eine Erhöhung von sowohl der Umfangsbreite eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche jedes Zahns und derselben der äußeren Oberfläche jedes ausgeprägten Pols A0K des Rotors 2 von einem elektrischen Winkel von 30 Grad kann den Abfall des Drehmoments Tm bei einer Drehmomentverschiebung in den kontinuierlichen Drehmoment Tm reduzieren.
Eine Erhöhung und eine Verringerung jedes Phasenstroms leicht früher in der Phase als jene in einem entsprechenden einen Phasenstrom, der in 8 dargestellt ist, kann die Erhöhung und Verringerung in jedem Phasenstrom aufgrund einer Spannung, die darüber induziert wird, beschleunigen. Wie durch Kombinationen von durchgezogenen und gestrichelten Linien in 8 dargestellt ist, kann ein Paar der Drei-Phasen-Ströme abhängig von den Charakteristiken der Statorpole und der Rotorpole gleichzeitig erhöht und reduziert werden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, hat der Reluktanzmotor 110, der in 1A und 1B dargestellt ist, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
ein erstes Merkmal zum Zuführen eines Gleichstroms zu jeder der Drei-Phasen-Statorspulen;
ein zweites Merkmal, dass jede Phasenwicklung dazu dient, zwei Statorpole zu treiben, die sich auf beiden Seiten einer entsprechenden Phasenwicklung befinden; und
ein drittes Merkmal, dass eine Erhöhung und eine Verringerung eines Gleichstroms, der jeder der Statorspulen zuzuführen ist, zulässt, dass der Motor 110 in einem Vier-Quadranten-Treiben getrieben wird.
Bei dem dritten Merkmal kann der Motor 110 genauer gesagt entworfen sein, um den Rotor 2 in der CCW und der CW zu drehen, und derart entworfen sein, dass ein Leistungslaufdrehmoment oder ein Regenerationsdrehmoment an den Rotor 2 angelegt ist.
Diese Merkmale reduzieren einen Wechselrichter der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1, die in 2 oder 3 dargestellt sind, in einer engen Zusammenarbeit mit der Struktur des Motors 110 und der Struktur der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 hinsichtlich der Größe.
Es wird nun die in 2 dargestellte Steuerungsvorrichtung CC verwendet und die Reduzierung des Wechselrichters hinsichtlich der Größe beschrieben.
Es sei angenommen, dass eine Spannung der Batterie 53A auf 200 [Volt; V] eingestellt ist, und eine Stromkapazität von jedem Leistungstransistor auf 10 [A] eingestellt ist. Wenn der Rotor 2 den Drehungswinkel θr von 30 Grad erreicht, der in (a) von 4 dargestellt ist, wird ferner angenommen, dass der A-Phasen-Strom von 10 [A] der A-Phasen-Spule A0D und A0G (561 in 2) zugeführt wird, und der C-Phasen-Strom von 10 [A] der C-Phasen-Spule A0H und A0E zugeführt wird (563 in 2).
Zu dieser Zeit ist die Flussdichte zwischen jedem der Statorpole und einem entsprechenden der Rotorpole gesättigt, um eine gesättigte Flussdichte von annähernd 2,0 [T] zu werden. Die Spannung Vx über sowohl der erregten A-Phasen-Statorwicklung als auch der C-Phasen-Statorwicklung ist durch die Gleichung (12) dargestellt. Wie in (a) von 4 dargestellt ist, sind eine Flussverkettung φ, die durch die erregte A-Phasen-Statorwicklung erzeugt wird, und dieselbe, die durch die erregte A-Phasen-Statorwicklung erzeugt wird, zueinander identisch (siehe Fig. (a) von 4), und daher ist die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors 2 basierend auf der erregten A-Phasen-Wicklung identisch zu derselben basierend auf der erregten C-Phasen-Wicklung.
Es wird zusätzlich angenommen, dass die Spannung Vx, die durch die Gleichung (12) dargestellt ist, auf 200 [V] eingestellt ist.
Zu dieser Zeit ist die Ausgangsleistung P1 aus dem Wechselrichter der Steuerungsvorrichtung CC, die die Eingangsleistung in den Motor 110 ist durch die folgende Gleichung gegeben: P1 = (200 V) × (100 V) × N (17),wobei N die Zahl von A- und C-Phasen-Statorwicklungen darstellt.
Die Gleichung (17) ist somit wie folgt dargestellt: P1 = 4.000 [W]
Andererseits wurde der in 123 dargestellte herkömmliche Drei-Phasen-Wechselrichter häufig verwendet. Es sei als Nächstes die maximale Ausgangsleistung aus dem herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselrichter, mit dem die sterngeschalteten Drei-Phasen-Statorwicklungen eines Drei-Phasen-Wechselstrommotors verbunden sind, untersucht. Bei der Untersuchung wird angenommen, dass eine Spannung der Batterie 84D auf 200 [V] eingestellt ist, und eine Stromkapazität von jedem Leistungstransistor des herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselrichters auf 10 [A] eingestellt ist. Unter der Annahme, dass eine Spannung von 200 [V] zwischen U-Phasen-Wicklung 834 und der V-Phasen-Wicklung 835 angelegt ist, und ein maximaler Strom 10 [A] von der U-Phasen-Wicklung der V-Phasen-Wicklung zugeführt wird, eine Ausgangsleistung P2 aus dem Wechselrichter des herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselrichters durch die folgende Gleichung gegeben ist. P2 = (200 V) × (10 A) (18) = 2000 [W] (19)
Es sei bemerkt, dass wen die Hälfte eines Stroms von der U-Phasen-Wicklung der V-Phasen-Wicklung zugeführt wird, und der verbleibende Strom von der U-Phasen-Wicklung der W-Phasen-Wicklung zugeführt wird, eine Ausgangsleistung des Wechselrichters erhalten werden kann, die äquivalent zu der Ausgangsleistung P2 ist.
Bei der in 123 dargestellten Steuerungsvorrichtung kann, wenn eine induzierte Spannung in jeder Statorwicklung ein Wert wird, der nahe der Spannung der Batterie 84D ist, und ein sinusförmiger Drei-Phasen-Strom den Drei-Phasen-Statorwicklungen zugeführt wird, sodass ein Spitzenstrom des sinusförmigen Drei-Phasen-Stroms im Wesentlichen äquivalent zu einem maximalen Strom durch jeden Leistungstransistor ist, eine Ausgangsleistung des Motors, die äquivalent zu der Ausgangsleistung P2 ist, unabhängig von der Phase jedes der sinusförmigen Drei-Phasen-Ströme erhalten werden.
Bei einem ersten Motorsystem, das aus dem Motor 110, der in 1B dargestellt ist, und der Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist, besteht, erreicht ein Verwenden von lediglich drei Leistungstransistoren eine Ausgangsleistung der Steuerungsvorrichtung CC von 4.000 [W]. Im Gegensatz dazu erreicht bei einem zweiten Motorsystem, das aus einem normalen Drei-Phasen-Wechselstrommotor und dem Drei-Phasen-Wechselrichter, der in 123 dargestellt ist, besteht, ein Verwenden von sechs Leistungstransistoren eine Ausgangsleistung des Drei-Phasen-Wechselrichters von 2.000 [W]. Vergleichend eine Ausgangsleistung pro einem Leistungstransistor zwischen dem ersten und dem zweiten Motorsystem ist die Ausgangsleistung pro einem Leistungstransistor des ersten Motorsystems viermal größer als dieselbe pro einem Leistungstransistor des zweiten Motorsystems.
Vergleichend das erste und das zweite Motorsystem unter den gleichen Ausgangsleistungsbedingungen erfordert die Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist, drei Leistungstransistoren, das heißt die Hälfte der Zahl von Leistungstransistoren, die für das zweite Motorsystem erforderlich sind. Die Stromkapazität jedes Leistungstransistors des ersten Motorsystems ist zusätzlich die Hälfte (5A) derselben jedes Leistungstransistors des zweiten Motorsystems. Das erste Motorsystem, das mit drei Leistungstransistoren versehen ist, die jeweils die Stromkapazität von 5 [A] haben, kann mit anderen Worten 2.000 [W] ausgeben, die durch das zweite Motorsystem ausgegeben werden können, das mit sechs Leistungstransistoren versehen ist, die jeweils eine Stromkapazität von 10 [A] haben.
Es sei bemerkt, dass die in 2 dargestellte Steuerungsvorrichtung CC erfordert, das der Gleich-zu-Gleich-Wandler aus den vier Transistoren 56A besteht, und eine Durchbruchsspannung jedes der Transistoren 56A auf höher als 200 [V] eingestellt ist.
Bei Automobilen, die eine Batteriespannung von 12 [V] verwenden, sind 50 bis 100 oder mehr Motoren für Hilfseinrichtungen in jedem Automobil eingebaut. Bei diesen Anwendungen kann der Gleich-zu-Gleich-Wandler der Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist, zwischen der Mehrzahl von Motoren gemeinsam verwendet sein. In diesem Fall kann jeder der Mehrzahl von Motoren durch die Steuerungsvorrichtung CC getrieben sein, die aus drei Leistungstransistoren besteht. Im Vergleich zu der Struktur, dass eine Mehrzahl von Steuerungsvorrichtung, die in 123 dargestellt sind, für die jeweiligen Motoren verwendet ist, ist es somit möglich, die Struktur der Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist, zu vereinfachen.
Bei dem Motorfahrzeug, wie zum Beispiel elektrischen Fahrzeugen und/oder Hybridfahrzeugen, wurden zwei oder mehr Motoren häufig verwendet, um eine Treibleistung für die Antriebswelle zu erzeugen. Bei Automobilen sind normalerweise ihre Kraftstoffwirtschaftlichkeiten, wie zum Beispiel die Effizienzen zum Treiben ihrer Motoren, bei Kraftstoffverbrauchstestmodi, wie zum Beispiel dem japanischen 10-15-Modus-Test und dem US-Urban-Dynamometer-Driving-Schedule-(UDDS-)Zyklus wichtig.
Bei vielen Kraftstoffverbrauchstestmodi ist die Effizienz eines Treibens eines Motors, der in einem Zielautomobil verwendet ist, auf gleich oder niedriger als die Hälfte eines maximalen Drehmoments des Motors eingestellt. Eine Erzeugungskapazität durch einen Motor des Zielautomobils während einer Regeneration, mit anderen Worten eine Regenerationskapazität durch den Motor, ist somit eingestellt, um ausreichend gleich oder niedriger als die Hälfte einer maximalen Ausgangskapazität des Motors zu sein. Wenn das Zielautomobil plötzlich verlangsamt werden sollte, könnte ein mechanisches Bremsensystem zusammen mit dem regenerativen Bremsen, das im Vorhergehenden dargelegt ist, angesichts einer Sicherheit verwendet werden.
Von dem Standpunkt, der im Vorhergehenden dargelegt ist, kann der Gleich-zu-Gleich-Wandler, der in 2 dargestellt ist, durch eine Mehrzahl von Motoren gemeinsam verwendet sein, und eine Treibschaltung zum Treiben eines Motors kann als eine Schaltung betrachtet werden, die aus drei Leistungstransistoren 564, 565 und 566 und drei Dioden 567, 568 und 569 (siehe 2) besteht. Ein durch gestrichelte Linien in 2 dargestellter Wechselrichter ist somit als ein einfacher Wechselrichter entworfen, der aus drei Transistoren und drei Dioden zum Treiben eines Motors besteht, und daher kann der in 2 dargestellte Wechselrichter einen niedrigeren Aufwand haben.
Die Summe der Vorwärtsspannungsabfälle in dem in 2 dargestellten Wechselrichter ist zusätzlich im Wesentlichen die Hälfte derselben der Vorwärtsspannungsabfälle in dem in 123 dargestellten Wechselrichter. Die Summe der Spannungsabfälle über die Dioden des in 2 dargestellten Wechselrichters während einer Regeneration ist ähnlicherweise im Wesentlichen die Hälfte derselben der Spannungsabfälle über die Dioden des in 123 dargestellten Wechselrichters.
Dies verbessert die Effizienz des Wechselrichters und reduziert die Wärme, die durch den Wechselrichter erzeugt wird, wodurch der in 2 dargestellte Wechselrichter hinsichtlich der Größe reduziert wird.
Als Nächstes sei die in 3 dargestellte Steuerungsvorrichtung CC1 verwendet und die Reduzierung des Wechselrichters hinsichtlich der Größe beschrieben.
Es sei angenommen, dass eine Spannung der Batterie 84D auf 200 [V] eingestellt ist, und eine Stromkapazität jedes Leistungstransistors auf 10 [A] eingestellt ist.
Wenn eine maximale Spannung und ein maximaler Strom von 10 [A] an die A-Phasen-Spule A0D und A0G (87D in 3) angelegt sind, und eine maximale Spannung und ein maximaler Strom von 10 [A] an die C-Phasen-Spule A0H und A0E (87F in 3) angelegt sind, ist eine maximale Ausgangsleistung P3 des Wechselrichters, der in 3 dargestellt ist, die die Eingangsleistung des Motors 110 ist, durch die folgende Gleichung gegeben ist: P1 = (200 V) × (100 V) × N (20)wobei N die Zahl von A- und C-Phasen-Statorspulen darstellt.
Die Gleichung (20) stellt sich somit wie folgt dar: P1 = 4.000 [W]
Ein drittes Motorsystem, das aus dem in 1B dargestellten Motor 110 und der in 3 dargestellten Steuerungsvorrichtung CC1 besteht, erreicht die Ausgangsleistung von 4.000 [W] der Steuerungsvorrichtung CC1. Im Gegensatz dazu erreicht, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, das zweite Motorsystem, das aus einem normalen Drei-Phasen-Wechselstrommotor und dem in 123 dargestellten Drei-Phasen-Wechselrichter besteht, die Ausgangsleistung von 2.000 [W] des Drei-Phasen-Wechselrichters. Die Ausgangsleistung des dritten Motorsystems ist somit zweimal größer als dieselbe des zweiten Motorsystems.
Wenn das dritte und das zweite Motorsystem bei den gleichen Ausgangsleistungsbedingungen verglichen werden, ist die Stromkapazität jedes Leistungstransistors des dritten Motorsystems die Hälfte (5A) derselben jedes Leistungstransistors des zweiten Motorsystems. Das dritte Motorsystem, das mit sechs Leistungstransistoren versehen ist, die jeweils die Stromkapazität von 5 [A] haben, kann mit anderen Worten 2.000 [W] ausgeben, die durch das zweite Motorsystem ausgegeben werden können, das mit sechs Leistungstransistoren versehen ist, die jeweils die Stromkapazität von 10 [A] haben.
Das dritte Motorsystem kann daher verglichen mit dem zweiten Motorsystem einen niedrigeren Aufwand haben.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, sind das erste und das dritte Motorsystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel jeweils entworfen, um die Stromkapazität des Wechselrichters auf im Wesentlichen die Hälfte von herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselrichtern zu reduzieren; dieses erste und dritte Motorsystem sind daher neu und bezüglich herkömmlicher Motorsysteme nicht offensichtlich.
Es sei bemerkt, dass ein herkömmliches Steuerungssystem zum Treiben von normalen Gleichstrommotoren vier Transistoren erfordert, um dieselben in einem Vier-Quadranten-Treiben einer variablen Geschwindigkeit zu treiben. Als ein Resultat eines Vergleichs zwischen dem dritten Motorsystem und einem herkömmlichen Gleichstrommotorsystem, das aus dem herkömmlichen Steuerungssystem und einem normalen Gleichstrommotor besteht, ist die Stromkapazität von jedem Leistungstransistor des herkömmlichen Steuerungssystems zweimal größer als dieselbe jedes Leistungstransistors des dritten Motorsystems. Die Rate R der Gesamtstromkapazität des Steuerungssystems CC1 des dritten Motorsystems zu derselben des herkömmlichen Steuerungssystems ist somit durch die folgende Gleichung gegeben: R = 6/(4 × 2) = 6/8
Dies lässt zu, dass das dritte Motorsystem einen niedrigeren Aufwand und eine niedrigere Größe niedriger als das herkömmliche Gleichstrommotorsystem hat.
Die Rate R der Gesamtstromkapazität des Steuerungssystems CC des ersten Motorsystems zu derselben des herkömmlichen Steuerungssystems ist ähnlicherweise durch die folgende Gleichung gegeben: R = 3/(4 × 2) = 3/8
Dies lässt zu, dass das erste Motorsystem einen wesentlich niedrigeren Aufwand und eine wesentlich niedrigere Größe als das herkömmliche Gleichstrommotorsystem hat.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, lassen die Merkmale des ersten und des dritten Motorsystems, die in 1 bis 3 dargestellt sind, zu, das die Wechselrichter einen niedrigeren Aufwand und eine niedrigere Größe als herkömmliche Wechselrichter haben. Als Nächstes sind im Folgenden alternative Merkmale des ersten und des dritten Motorsystems beschrieben.
Sowohl der Rotor als auch der Stator des Reluktanzmotors 110 sind beispielsweise aus einer Mehrzahl von magnetischen Siliziumstahlblechen, als ein Beispiel von weichmagnetischen Materialien, die in einer Ausrichtung gestapelt sind, gebildet. Das heißt, der Reluktanzmotor verwendet Seltenerdmagnete und hat daher einen niedrigeren Aufwand als ein Aufwand von Motoren, die solche Seltenerdmagnete verwenden. Dies trägt zumindest leicht zu der Erschöpfung von Ressourcen, wie zum Beispiel Seltenerdmagneten, bei, und dazu bei, den Preis von solchen Seltenerdmagneten zu steigern.
Die Zahl von Statorwicklungen, die zusätzlich in jedem Schlitz gemäß dem Reluktanzmotor 110 angeordnet ist, ist die Hälfte derselben von Statorwicklungen, die in jedem Schlitz des Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotors, der in 125 dargestellt ist, angeordnet sind. Es ist somit möglich, die Dicke jeder Statorwicklung des Reluktanzmotors 110 auf das doppelte derselben jeder Statorwicklung des Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotors, der in 125 dargestellt ist, zu erhöhen. Es ist vorzuziehen, die Länge des Endes jeder Statorspule des Reluktanzmotors 110 zu reduzieren.
Da der Rotor 2 beispielsweise aus einer Mehrzahl von magnetischen Sliziumstahlblechen gebildet ist, ist der Rotor 2 robust. Dies macht es leicht, höhere UpM des Rotors 2 physisch zu verwenden, sodass die Ausgangsleistung des Reluktanzmotors 110 auf einen hohen Pegel erhöht wird.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, verwendet der in 1 dargestellte Reluktanzmotor 110 die magnetisch anziehende Kraft zwischen jedem Statorpol und einem entsprechenden einen Rotorpol, um dadurch ein Drehmoment zum Drehen des Rotors 2 zu erzeugen. Es ist somit möglich, ein einfaches Drehmomenterzeugungsprinzip zu verwenden, was es leicht macht, die Drehmomentcharakteristiken des Reluktanzmotors 110 mit relativ niedrigen Welligkeiten zu erreichen. Dies lässt zu, dass der Reluktanzmotor 110 eine niedrigere Vibration und ein niedrigeres Geräusch hat. Es sei bemerkt, dass rasche Variationen der anziehenden Kraft in den radialen Richtungen des Rotors verursachen können, dass der Statorkern vibriert.
Der Reluktanzmotor 110 hat keine Permanentmagneten, sodass keine magnetischen Flüsse innerhalb des Reluktanzmotors 110 erzeugt werden, während die Statorwicklungen nicht erregt sind. Dieser erreicht ein wichtiges Merkmal, zu verhindern, dass, während der Reluktanzmotor 110 zusammen mit der Ausgangswelle 1 gedreht wird, ein nicht notwendiger Eisenverlust auftritt, der für ein Schleppdrehmoment am attraktivsten ist. Das heißt bei Hybridmotoren, elektrischen Motoren und dergleichen gibt es ein Problem, dass ein nicht notwendiger Eisenverlust auftreten kann, während ein herkömmlicher Permanentmagnetmotor zusammen mit der Ausgangswelle bei höheren UpM gedreht wird.
Mehrere Typen der Motorsysteme gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wurden beschrieben. Dieselben können weiter modifiziert und/oder miteinander kombiniert sein.
Es sei bemerkt, dass die Konfigurationen von in den beigefügten Zeichnungen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellten Motoren als Ihre Beispiele dargestellt sind, und dieselben können daher variabel modifiziert sein.
Der Reluktanzmotor 110 mit den sechs (M = 6) Statorpolen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist derart entworfen, dass die Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche jedes der Zähne auf 30 elektrische Grad eingestellt ist. Die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels der äußeren Oberfläche jedes ausgeprägten Pols A0K des Rotors 2 ist ähnlicherweise auf 30 elektrische Grad eingestellt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Regionen eines elektrischen Winkels von Breiten Ht und Hm begrenzt.
Eine Erhöhung der Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels über 30 elektrische Grad kann insbesondere eine Umfangsbreite jedes Statorpols, durch den ein Drehmoment erzeugt wird, erhöhen. Eine Erhöhung der Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels über 30 elektrische Grad kann zusätzlich ein kontinuierlicheres Drehmoment zu jeder Zeit erzeugen, zu der ein Phasenstrom zu einem alternativen Phasenstrom geschaltet wird.
Um die Erhöhung in jedem Phasenstrom, der einer entsprechenden einen Phasenwicklung zuzuführen ist, angelegt ist zu erleichtern, kann die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zwei Phasenströme jeweils zu entsprechenden zwei Phasenwicklungen zuführen, wenn sich die Drehungsposition θr des Rotors 2 derart ist, dass ein Rotorpol einem Schlitz zugewandt ist. Eine dieser entsprechenden zwei Phasenwicklungen ist eine Wicklung, die in dem einen Schlitz angeordnet ist, und die andere derselben ist eine Wicklung, die in einem Schlitz angeordnet ist, der in der Drehungsrichtung zu dem einen Schlitz umfangsmäßig benachbart ist. Um den Vorteil eines Erleichterns der Erhöhung jedes Phasenstroms zu erhöhen, können die Umfangsbreiten Ht und Hm eines elektrischen Winkels auf niedriger als 30 elektrische Grad eingestellt sein.
Die Umfangsbreiten Ht und Hm eines elektrischen Winkels können folglich gemäß verschiedenen Verfahren eines Treibens des Reluktanzmotors 110 variabel eingestellt sein.
Eine Reduzierung der Umfangslänge des Öffnungsendes jedes Schlitzes lässt zu, dass der Reluktanzmotor 110 wie Synchronmotoren getrieben wird.
1B stellt dar, dass die vier ausgeprägten Pole (Rotorpole) des Rotors 2 gleich geteilt in seiner Umfangsrichtung angeordnet sind, jedoch in seiner Umfangsrichtung unregelmäßig beabstandet angeordnet sein können, um Drehmomentwelligkeiten zu reduzieren. Die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels der äußeren Oberfläche eines ausgeprägten Pols des Rotors kann zusätzlich länger als dieselbe der äußeren Oberfläche eines alternativen ausgeprägten Pols des Rotors 2 sein. Dies zielt darauf ab, ein Drehmoment gleichmäßig zu erzeugen und Vibrationen des Motors 110 bei hohen UpM oder niedrigen UpM des Rotors 2 zu reduzieren.
Jeder der vier ausgeprägten Pole A0K ist konfiguriert, um nach außen radial vorzustehen und die konvex gerundete äußere Oberfläche zu haben, und jeder der ausgeprägten Pole, (Zähne A01, A02, A03, A04, A05 und A06) ist konfiguriert, um radial und nach innen vorzustehen und die konkav gerundete innere Oberfläche zu haben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Konfigurationen der ausgeprägten Rotorpole und ausgeprägten Statorpole begrenzt.
Jeder der ausgeprägten Rotorpole und jeder der ausgeprägten Statorpole kann insbesondere in der axialen Richtung, der Umfangsrichtung und den radialen Richtungen des Rotors 2 verformt sein. Mindestens entweder die äußere Oberfläche von jedem der ausgeprägten Rotorpole oder die innere Oberfläche von jedem der ausgeprägten Statorpole kann insbesondere an ihren beiden Umfangsenden radial verformt sein. Diese Verformung lässt zu, dass ein Luftzwischenraum zwischen jedem Statorpol und einem entsprechenden einen Rotorpol breit wird. Dies kann rasche Variationen des magnetischen Flusses reduzieren, wenn ein Rotorpol damit startet, einem Statorpol zugewandt zu sein, was es möglich macht, Vibrationen des Motors 110 und Geräusche aufgrund der ra schen Variationen der radial anziehenden Kraft, die auf dem magnetischen Fluss basiert, zu reduzieren.
Die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ist betriebsfähig, um jede der A-, B- und C-Phasen-Ströme einer entsprechenden der A-, B- und C-Phasen-Spulen in Pulsen intermittierend zuzuführen (siehe 6). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf das Treibverfahren begrenzt. Der Reluktanzmotor 110 ist insbesondere basierend auf Unterschieden von anziehenden Kräften getrieben. Die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kann somit betriebsfähig sein, um jeden der A-, B- und C-Phasen-Ströme einer entsprechenden der A-, B- und C-Phasen-Spulen in Pulsen kontinuierlich zuzuführen, während die Unterschiede hinsichtlich des Pegels zwischen den A-, B- und C-Phasen-Strömen angepasst werden, um dadurch basierend auf den Unterschieden ein Drehmoment zu erzeugen.
Die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kann insbesondere betriebsfähig sein, um einen überlagerten Strom Iset jedem der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic, die in 6 dargestellt sind, zu überlagern.
Verschiedene Verfahren können verwendet sein, um einen Pegel des überlagerten Stroms Iset zu bestimmen. Der überlagerte Strom Iset kann beispielsweise einen konstanten Pegel haben, oder einen Pegel haben, der ein konstanter Prozentsatz des Amplitudenpegels eines entsprechenden der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic ist. Der überlagerte Strom Iset kann einen Pegel haben, der gemäß der Steuerungserfordernis für den Motor 110 definiert ist. Es sei bemerkt, dass der überlagerte Strom Iset als ein Feldstrom zum Erregen von allen Zähnen (Statorpolen) dienen kann.
Der überlagerte Strom Iset lässt zu, dass alle Statorpole auf einen gegebenen Pegel hoch erregt werden; dies kann Variationen der radialen anziehenden Kraft reduzieren, und daher Vibrationen des Motors 110 und Geräusche aufgrund von raschen Variationen der radialen anziehenden Kraft reduzieren. Dies kann das Ansprechvermögen jedes der Drei-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic während seines Erhöhens oder Verringerns verbessern.
Ein Drehmoment T, das erzeugt wird, wenn sich der Rotor 2 bei jeder der Drehungspositionen θr von 30 Grad, 45 Grad, 60 Grad und 75 Grad befindet, wird konstant, und daher erscheinen einige Drehmomentwelligkeiten. Ein Drehmoment T wird genauer gesagt als eine komplizierte Funktion, die von einem elektrischen Phasenwinkel θre des Rotors 2 und einem Pegel jedes der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic aufgrund eines Flusslecks und/oder der Nichtlinearität des weichmagnetischen Materials, aus dem der Stator und der Rotor hergestellt sind, abhängt, ordnungsgemäß dargestellt. Um somit dem Rotor 2 zu drehen, während ein konstantes Drehmoment T erzeugt wird, ist es notwendig, eine Stromkomponente jedem der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic, die in 6 dargestellt sind, hinzuzufügen; diese Stromkomponente reduziert Fehler eines Drehmoments relativ zu dem konstanten Drehmoment T.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wurden der A-, B- und C-Phasen-Strom Ia, Ib und Ic, die verwendet werden, um den Drei-Phasen-6S4R-Motor 110 zu treiben, beschrieben. Wenn die vorliegende Erfindung auf einen Mehrphasen-MSKR-Motor angewendet ist, können die A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic, auf Mehrphasenstatorströme erweitert werden, die verwendet werden, um den Mehrphasen-MSKR-Motor zu treiben.
Der Reluktanzmotor 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist zwei Statorpole pro Phase auf, kann jedoch viele Statorpole pro Phase aufweisen. Der Reluktanzmotor 110 kann genauer gesagt verformt sein, um beispielsweise acht Statorpole pro eine Phase aufzuweisen. Bei dem verformten Reluktanzmotor ist eine verteilte Vollteilungswicklung als jede Statorwicklung verwendet.
Dies kann die Länge jedes Statorspulenendes des verformten Reluktanzmotors auf einen Pegel eines Viertels derselben jeder Statorspule des Reluktanzmotors 110 reduzieren. Dies kann die Rate einer Erhöhung des Widerstands des Spulenendes jeder Statorspule reduzieren.
In 1B ist der Weg des Spulenendes jeder Statorspule von einem entsprechend einen Schlitz und einem gegenüberliegenden einen Schlitz dargestellt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Der Weg des Spulenendes jeder Statorspule zwischen entsprechenden gepaarten Schlitzen kann genauer gesagt in zwei oder drei Wege geteilt sein; diese verformte Struktur des Reluktanzmotors kann die gleichen elektromagnetischen Wirkungen wie der Reluktanzmotor 110, der in 1B dargestellt ist, liefern.
Als jede der Drei-Phasen-Statorspulen des Reluktanzmotors 110, der in 1B dargestellt ist, ist eine konzentrierte Vollteilungswicklung verwendet und in entsprechenden gepaarten Schlitzen mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Die Wicklungsstruktur kann verformt sein, während die Vorteile, die durch den Reluktanzmotor 110 erreicht werden, beibehalten werden.
Jeder der in 1B dargestellten Schlitze kann genauer gesagt in zwei Schlitze (auf die als „Unterschlitze” Bezug genommen ist) geteilt sein. In diesem Fall kann eine verteilte Vollteilungswicklung verwendet sein, um in entsprechenden Paaren von Unterschlitzen verteilt gewickelt zu sein. Dies kann verursachen, dass die Wicklungsstruktur der Drei-Phasen-Statorspulen kompliziert ist, kann jedoch Vorteile erreichen, dass die Variationen des Drehmoments gleichmäßig gemacht sind, und jede Statorwicklung, die eine längere Länge hat, in entsprechenden Paaren von Unterschlitzen gleichmäßig eingefügt ist.
Als jede der Drei-Phasen-Statorwicklungen des Reluktanzmotors 110, der in 1B dargestellt ist, kann eine Kurzteilungs- und konzentrierte Wicklung verwendet sein, um in entsprechenden gepaarten Schlitzen bei einer Teilung eines elektrischen Winkels, die niedriger als 180 elektrische Grad ist, konzentrisch gewickelt zu sein. Diese Wicklungsstruktur kann die Vorteile, die durch den Reluktanzmotor 110 erreicht werden, erreichen. Jede der Drei-Phasen-Kurzteilungs- und konzentrierten Wicklungen ist insbesondere in dem Statorkern derart gewickelt, dass ein Teil einer Ein-Phasen-Statorwicklung, die in einem Schlitz anzuordnen ist, und ein Teil einer Alternative-Phase-Statorwicklung, die in einem alternativen Schlitz, der zu dem einen Schlitz umfangsmä ßig benachbart ist, anzuordnen ist, einander überlappen können. Bei dieser Wicklungsstruktur ist es möglich, die Variationen des Drehmoments gleichmäßig zu machen, wenn ein Ein-Phasen-Strom zu einem Alternative-Phase-Strom geschaltet wird.
Als Nächstes ist eine erste Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben. Bei der ersten Modifikation ist ein Reluktanzmotor, der sechs ausgeprägte Pole eines Stators (M = 6) und zwei ausgeprägte Pole eines Rotors (K = 2) hat, wie zum Beispiel ein 6S2R Motor 110A, im Folgenden beschrieben. Zwischen dem Reluktanzmotor 110 und dem Reluktanzmotor 110A gleiche Elemente, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Der Reluktanzmotor 110A, der in 9 dargestellt ist, ist mit einem Rotor 11E mit zwei ausgeprägten Polen und einem im Wesentlichen ringförmigen Statorkern 11F versehen.
Der Rotor mit zwei ausgeprägten Polen, auf den einfach als „Rotor” 11E Bezug genommen ist, hat ein im Wesentlichen rechtwinkliges Prisma und ein Durchgangsloch in seinem Mittenabschnitt in seiner Höhenrichtung. Auf einer Achse, die durch den Mittenabschnitt des Rotor 11E in der Höhenrichtung desselben geht, ist als eine „Mittenachse” im Folgenden Bezug genommen.
Die Ausgangswelle 1 ist an der inneren Oberfläche des Durchgangslochs des Rotor 11E fest angebracht. Die Ausgangswelle 1 ist in der Öffnung des Motorgehäuses 6 derart angeordnet, dass beide Enden desselben von der Öffnung vorstehen, und der Rotor 11E ist in dem Motorgehäuse 6 eingebaut. Die Ausgangswelle 1 ist durch das Motorgehäuse 6 mit den Lagern 3 drehbar getragen.
Der Rotor 11E ist beispielsweise aus einer Mehrzahl von magnetischen Siliziumstahlblechen, als ein Beispiel von weichmagnetischen Materialien, die in einer Ausrichtung gestapelt sind, gebildet. Der Statorkern 11F ist ähnlicherweise aus beispiels weise einer Mehrzahl von magnetischen Siliziumstahlblechen als ein Beispiel von weichmagnetischen Materialien, die in einer Ausrichtung gestapelt sind, gebildet.
Der Statorkern 11F ist in dem Motorgehäuse 6 derart eingebaut, dass seine Mittenachse zu der Mittenachse des Rotors 11E koaxial ist und sein innerer Umfang einem ersten Paar von lateralen Seiten LS und einem zweiten Paar von Längsseiten des Rotors 11E gegenüberliegt.
Jede der lateralen Seiten LS des ersten Paars des Rotors 11E ist mit einer Krümmung, die identisch zu derselben des inneren Umfangs des Statorkerns 11F ist, nach außen gerundet. Jede der lateralen Seiten LS des ersten Paars des Rotors 11E ist kürzer als eine der Längsseiten des zweiten Paars desselben, sodass jede der lateralen Seiten LS des ersten Paars von der Mittenachse des Rotors 11E im Vergleich zu den Längsseiten des zweiten Paars vorsteht. Diese Konfiguration liefert zwei ausgeprägte Pole. Jede der lateralen Seiten LS des ersten Paars des Rotors 11E ist zu der inneren Oberfläche des Statorkerns 11F mit einem Luftzwischenraum dazwischen nahe gegenüberliegend. Die Drei-Phasen-Statorspulen und der Statorkern bilden einen Stator.
Es sei bemerkt, dass, um die Struktur des Motors 110 einfach darzustellen, eine Schraffierung in der Darstellung in 9 weggelassen ist.
Als Nächstes ist die Struktur des Stators unter Bezugnahme auf 9 vollständig beschrieben.
Der Statorkern 11F besteht aus einem ringförmigen Rückjoch BY und 6 Zähnen 117, 118, 119, 11A, 11B und 11C, die nach innen vorstehen und mit gleichen Teilungen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind. Jeder der Zähne 117, 118, 119, 11A, 11B und 11C dient als ein ausgeprägter Pol. Die innere Oberfläche von jedem der Zähne (ausgeprägte Pole) hat eine konkav umfangsmäßig gerundete Form mit einer Krümmung, die identisch zu derselben der äußeren Oberfläche von jedem der ausgeprägten Pole des Rotors 11E ist. Räume zwischen den umfangsmäßig benachbarten Zähnen liefern 6 Schlitze des Statorkerns 11F.
Als jede der Drei-Phasen-Statorspulen des Motors 110A, wie in 9 dargestellt sind, ist eine konzentrierte Vollteilungswicklung verwendet.
Eine A-Phasen-Spule 111 und 114 ist einem Schlitz zwischen den Zähnen 11C und 117 und in einem Schlitz zwischen den Zähnen 119 und 11A konzentrisch gewickelt, und eine B-Phasen-Spule 113 und 116 ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen 118 und 119 und in einem Schlitz zwischen den Zähnen 11B und 11C konzentrisch gewickelt. Eine C-Phasen-Spule 115 und 112 ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen 11A und 11B und in einem Schlitz zwischen den Zähnen 117 und 118 konzentrisch gewickelt.
Bei der ersten Modifikation ist der Motor 110A derart getrieben, dass ein Gleichstrom zugeführt wird, um in einer positiven und negativen Richtung, die durch Symbole eines umkreisten Kreuzes und eines umkreisten Punkts, die in 9 dargestellt sind, angegeben sind, durch jede der A-, B- und C-Phasen-Spulen zu fließen. Die positive Richtung stellt eine Richtung in das Papier von 9 dar, und die negative Richtung stellte eine Richtung aus dem Papier von 9 dar.
Eine Gruppe von A-Phasen-Wicklungen in der A-Phasen-Spule, durch die in der positiven Richtung ein Gleichstrom fließt, ist als „eine positive A-Phasen-Wicklung (111)” definiert, und eine Gruppe von A-Phasen-Wicklungen in der A-Phasen-Spule, durch die in der negativen Richtung ein Gleichstrom fließt, ist als „eine negative A-Phasen-Wicklung (114)” definiert.
Eine Gruppe von B-Phasen-Wicklungen in der B-Phasen-Spule, durch die in der positiven Richtung ein Gleichstrom fließt, ist als „eine positive B-Phasen-Wicklung (113)” definiert, und eine Gruppe von B-Phasen-Wicklungen in der B-Phasen-Spule, durch die in der negativen Richtung ein Gleichstrom fließt, ist als „eine negative B-Phasen-Wicklung (114)” definiert. Eine Gruppe von C-Phasen-Wicklungen in der C-Phasen-Spule, durch die in der positiven Richtung ein Gleichstrom fließt, ist zusätzlich als „eine positive C-Phasen-Wicklung (115)” definiert, und eine Gruppe von C-Phasen- Wicklungen in der C-Phasen-Spule, durch die in der negativen Richtung ein Gleichstrom fließt, ist als „eine negative C-Phasen-Wicklung (112)” definiert.
Ein Bezugszeichen Ht stellt eine Umfangsbreite eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche jedes der Zähne dar, und ein Bezugszeichen Ms stellt eine Umfangsbreite eines elektrischen Winkels des innersten offenen Endes jedes Schlitzes dar. Die Summe der Winkelbreite Ht und der Winkelbreite Hs ist auf 60 elektrische Grad eingestellt. Eine derzeitige Drehungsposition des Rotors 11E ist durch θr relativ zu einer Bezugsposition R, die in 1B dargestellt ist, dargestellt. Die Bezugsposition ist eine Linie, die durch die Mitte des Schlitzes zwischen den Zähnen 11C und 117, die Mittenachse des Rotors 11E und die Mitte des Schlitzes zwischen den Zähnen 119 und 11A geht.
Wie in 9 dargestellt ist, ist, da der Rotor 11E die Struktur mit zwei ausgeprägten Polen hat, ein Raum 11D zwischen jeder der Längsseiten des Rotors 11E und einer entsprechenden inneren Oberfläche des Statorkerns 11F, die dieser gegenüberliegt, gebildet. Es sei bemerkt, dass, um den Wicklungsverlust zu reduzieren, wenn gedreht wird, der Rotor aus einem nichtmagnetischen Glied gebildet sein kann. Das nichtmagnetische Glied ist an jeder der Längsseiten des Rotors 11E angebracht, um eine wesentliche kreisförmige Form des Rotors 11B in seinem lateralen Querschnitt mit einem Luftzwischenraum zwischen dem nichtmagnetischen Glied und der inneren Oberfläche des Statorkerns 11F, die demselben gegenüberliegt, vorzusehen.
Ein Bezugszeichen Hm stellt eine Umfangsbreite eines elektrischen Winkels von jeder der lateralen Seiten des Rotors 11E, mit anderen Worten jedes der ausgeprägten Pole des Rotors 11E dar.
Es sei bemerkt, dass 9 ein Beispiel von Zwei-Pol-Motoren eines Beschreibens seiner Betriebsvorgänge willen darstellt, es können jedoch Mehrpolmotoren als ein Beispiel von Synchronreluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet sein.
10 zeigt schematisch ein Beispiel eines Acht-Pol-Motors. Der Acht-Pol-Motor, der in 10 dargestellt ist, weist einen Rotor 12U und einen Statorkern 12T, die sich von dem Rotor 11E und dem Statorkern 11F des in 9 dargestellten Zwei-Pol-Motors unterscheiden, auf.
Der Rotor 12U hat genauer gesagt eine im Wesentlichen ringförmige Form, und hat an seiner äußeren Umfangsoberfläche acht ausgeprägte Pole 12V. Die acht ausgeprägten Pole 12V sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Der Statorkern 12T besteht aus einem ringförmigen Rückjoch BY1 und 24 Zähnen. Die Zähne stehen nach innen vor und sind mit gleichen Teilungen dazwischen umfangsmäßig angeordnet. Jeder der Zähne dient als ein ausgeprägter Pol. Räume zwischen umfangsmäßig benachbarten Zähnen liefern 24 Schlitze 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F, 12J, 12K, 12L, 12M, 12P, 12Q, 12R und 12S des Statorkerns 12T.
Die Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist, oder die Steuerungsvorrichtung CC1, die in 3 dargestellt ist, können verwendet sein, um die A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic den jeweiligen A-, B- und C-Phasen-Spulen zuzuführen.
Betriebsvorgänge des Motors 110A, der in 9 dargestellt ist, sind im Folgenden unter Bezugnahme (a) bis (f) von 11 annehmend, dass eine Umfangsbreite Hs eines Winkels jedes Schlitzes auf 20 elektrische Grad eingestellt ist, und die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels jedes ausgeprägten Pols des Rotors 11E auf 40 elektrische Grad eingestellt ist, beschrieben.
Der in 9, 10 und 11 dargestellte Motor 110A ist derart entworfen, dass jede Phasenspule in einem Vollteilungsmuster konzentrisch gewickelt ist, und die Zähne 117, 118, 119, 11A, 11B und 11C sind über im Wesentlichen einen ganzen Umfang des Statorkerns angeordnet. Aus diesem Grund ist der Motor 110A derart konfiguriert, dass ein Strom durch mindestens Zwei-Phasen-Spulen fließt, um ein Drehmoment zu erzeugen. Dies verursacht zwischen mindestens zwei ausgeprägten Polen des Statorkerns 11F und entsprechenden ausgeprägten Polen des Rotors 11E eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft dient als ein Reluktanzdrehmoment, um den Motor 11E zu drehen.
Es sei bemerkt, dass das Bezugszeichen Ta ein Drehmoment darstellt, das zwischen dem Rotor 11E mit ausgeprägten Polen und jedem der Zähne 11C und 119 erzeugt wird, und ein Bezugszeichen Tb stellt ein Drehmoment dar, das zwischen dem Rotor 11E mit ausgeprägten Polen und jedem der Zähne 118 und 11B erzeugt wird. Ein Bezugszeichen Tc stellt ein Drehmoment dar, das zwischen dem Rotor 11E mit ausgeprägten Polen und jedem der Zähne 117 und 11A erzeugt wird.
Ein Bezugszeichen Ia stellt zusätzlich einen Strom dar, der zuzuführen ist, um durch die A-Phasen-Wicklung zu fließen, ein Bezugszeichen Ib stellt einen Strom dar, der zuzuführen ist, um durch die B-Phasen-Wicklung zu fließen, und ein Bezugszeichen Ic stellte einen Strom dar, der zuzuführen ist, um durch die C-Phasen-Wicklung zu fließen. Bei der ersten Modifikation sind die Beträge Ihrer A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic, die den jeweiligen Wicklungen zuzuführen sind, als einander gleich eingestellt.
12 stellt ein Beispiel von erregenden Mustern (Stromzufuhrmustern) für die Statorwicklungen in einem Übergangsbereich der Drehungsposition θr in einem elektrischen Winkel von 0 Grad bis 360 Grad schematisch dar.
12 stellt ferner Drehmomente dar, die durch Erregen der Statorwicklungen gemäß dem Beispiel der erregenden Muster in einem Übergangsbereich der Drehungsposition θr in einem elektrischen Winkel von 0 Grad bis 360 Grad erzeugt werden. Das Beispiel der Erregungsmuster (Stromzufuhrmuster) ist insbesondere in (A), (C) und (E) von 12 dargestellt.
Wenn sich genauer gesagt der Rotor 11E derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 30 Grad, der in (a) von 11 dargestellt ist, befindet, startet ein ausgeprägter Pol des Rotors 11E damit, dem Zahn 11A zugewandt zu sein, und der andere ausgeprägte Pol startet damit, dem Zahn 117 zugewandt zu sein.
Zu dieser Zeit wird der A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung 111 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen und durch die negative A-Phasen-Wicklung 114 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen.
Der C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung 115 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen und durch die negative C-Phasen-Wicklung 112 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen. Es wird kein Strom zugeführt, um durch die B-Phasen-Spule zu fließen.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn 11A zu dem Zahn 117 gemäß der Rechte-Hand-Regel von Ampere einen magnetischen Fluss; dieser induzierte magnetische Fluss ist in (a) von 11 durch einen dicken Pfeil MF1 dargestellt.
Der induzierte magnetische Fluss MF1 verursacht zwischen dem Zahn 11A und einem ausgeprägten Pol des Rotors 11E und zwischen dem Zahn 117 und dem anderen ausgeprägten Pol eine magnetische anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt das in (b) von 12 dargestellte Drehmoment Ta, um den Rotor 11E in der CCW mit zu drehen.
Bei der ersten Modifikation ist angenommen, dass der Motor 110 als ein einfaches Model entworfen ist. Bei dem einfachen Model ist die magnetische Permeabilität von jedem der weichmagnetischen Abschnitte des Statorkerns 11F und des Rotors 11E ausreichend hoch eingestellt. Bei dem einfachen Model ist zusätzlich die magnetische Permeabilität des Raums 11D ausreichend niedrig eingestellt, und der magnetische Widerstand in dem Luftzwischenraum zwischen jedem der ausgeprägten Pole des Rotor 11E und einer entsprechenden inneren Oberfläche des Statorkerns 11F ist ausreichend niedrig eingestellt.
Da der Motor 110A als das einfache Model entworfen ist, ist die Stärke [Ampere pro Meter; A/m] des magnetischen Felds um jeden der Zähne 118, 119, 11B und 11C sehr nahe an null. Ein magnetischer Fluss, der durch jeden der Zähne 118, 119, 11B und 11C radial geht, ist somit ebenfalls im Wesentlichen null, und daher ist ein Drehmoment, das durch den magnetischen Fluss induziert wird, im Wesentlichen null.
Wenn danach der Rotor 11E in der CCW gedreht wird, um sich derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 50 Grad, der in (b) von 11 dargestellt ist, zu befinden, ist ein ausgeprägter Pol des Rotors 11E dem Zahn 11A zugewandt und der andere ausgeprägte Pol ist dem Zahn 117 zugewandt.
Zu dieser Zeit wird der C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um durch die C-Phasen-Wicklung 115 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen, und um durch die negative C-Phasen-Wicklung 112 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen.
Der B-Phasen-Strom Ib wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung 113 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen, und um durch die negative B-Phasen-Wicklung 116 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen. Es wird kein Strom zugeführt, um durch die A-Phasen-Spule zu fließen.
Der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, und der B-Phasen-Strom Ib, der durch die B-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn 118 zu dem Zahn 11B gemäß der Rechte-Hand-Regel von Ampere einen magnetischen Fluss; dieser induzierte magnetische Fluss ist in (b) von 11 durch einen dicken Pfeil MF1 dargestellt.
Der induzierte magnetische Fluss MF1 verursacht zwischen dem Zahn 11B und einem ausgeprägten Pol des Rotors 11E und zwischen dem Zahn 118 und dem anderen ausgeprägten Pol eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt ein in (F) von 12 dargestelltes Drehmoment Tc, um den Rotor 11E in der CCW zu drehen.
Der in (b) von 11 dargestellte induzierte magnetische Fluss MF1 geht durch den Raum 11D nahe dem Schlitz, der der positiven C-Phasen-Wicklung 115 entspricht, und dem Schlitz, der der negativen C-Phasen-Wicklung 112 entspricht. Aus diesem Grund ist die Dichte des in (b) von 11 dargestellten induzierten magnetischen Flusses MF1 klein, und daher ist das Drehmoment Tc nicht so groß. Das Drehmoment Tc wird somit auf einmal abrupt erhöht, und die anderen ausgeprägten Pole werden verschoben, um den jeweiligen Zähnen 11B und 118 nahe zu sein.
Wenn danach der Rotor 11E in der CCW gedreht wird, um sich derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 70 Grad, der in (c) von 11 dargestellt ist, zu befinden, ist ein ausgeprägter Pol des Rotors 11E nahe dem Zahn 11B, und der andere ausgeprägte Pol des Rotors 11E ist nahe dem Zahn 118.
Zu dieser Zeit wird das gleiche erregende Muster verwendet, als ob sich der Rotor 11E derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 50 Grad, der in (b) von 11 dargestellt ist, befindet. Das Drehmoment Tb, das durch den in (c) von 11 dargestellten induzierten magnetischen Fluss MF1 erzeugt wird, dreht somit den Rotor 11E in der CCW.
Das heißt, während der Rotor 11E in der CCW von der Drehungsposition θr von 70 Grad zu nahe der Drehungsposition θr von 110 Grad (siehe (e) von 11) über die Drehungsposition θr von 90 Grad (siehe (d) von 11) gedreht wird, wird das gleiche erregende Muster verwendet, als ob sich der Rotor 11E derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 50 Grad, der in (b) von 11 dargestellt ist, befindet. Das Drehmoment Tb dreht somit den Rotor 11E aus der Drehungsposition θr von 70 Grad zu nahe der Drehungsposition θr von 110 Grad (siehe (e) von 11) über die Drehungsposition θr von 90 Grad (siehe (d) von 11) in der CCW.
Wenn sich der Rotor 11E in der CCW dreht, um sich derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 110 Grad, der in (e) von 11 dargestellt ist, zu befinden, ist ein ausgeprägter Pol des Rotors 11E dem Zahn 11B zugewandt, und der andere ausgeprägte Pol des Rotor 11E ist dem Zahn 118 zugewandt.
Zu dieser Zeit wird der B-Phasen-Strom Ib zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung 113 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen, und um durch die negative B-Phasen-Wicklung 116 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen.
Der A-Phasen-Strom Ia wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung 111 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen, und um durch die negative A-Phasen-Wicklung 114 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen. Kein Strom wird zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule zu fließen.
Der B-Phasen-Strom Ib, der durch die B-Phasen-Wicklungen fließt, und der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn 11C zu dem Zahn 119 gemäß der Rechte-Hand-Regel von Ampere einen magnetischen Fluss; dieser induzierte magnetische Fluss ist in (e) von 3 durch einen dicken Pfeil MF1 dargestellt.
Der induzierte magnetische Fluss MF1 verursacht zwischen dem Zahn 11C und einem ausgeprägten Pol des Rotors 11E und dem zwischen dem Zahn 119 und dem anderen ausgeprägten Pol des Rotors 11E eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt das in (D) von 12 dargestellte Drehmoment Tb, um den Rotor 11E in der CCW zu drehen.
Während der Rotor 11E von der Drehungsposition θr von 110 Grad nahe der Drehungsposition θr von 120 Grad gedreht wird, geht der induzierte magnetische Fluss MF, der in (e) von 11 dargestellt ist, durch einen Teil des Raums 11D, der sich nahe dem Schlitz, der dem B-Phasen-Wicklungsabschnitt 113 entspricht, und dem Schlitz, der dem B-Phasen-Wicklungsabschnitt 116 entspricht, befindet. Aus diesem Grund ist die Dichte des induzierten magnetischen Flusses MF1 innerhalb des Bereichs der Drehungsposition θr des Rotors von 110 Grad nahe zu 120 Grad klein, und daher ist das Drehmoment Tb nicht groß. Das Drehmoment Tb wird somit auf einmal abrupt erhöht, und die anderen ausgeprägten Pole werden verschoben, um nahe den jeweiligen Zähnen 11C und 119 (siehe (f) von 11) zu sein.
Der Betrieb des Motors 110A, der in (a) von 11 dargestellt ist, ist identisch zu demselben des Motors 110A, der in (d) von 11 dargestellt ist, außer dass
die Drehungsposition θr des Rotors 11E, die in (d) von 11 dargestellt ist, um einen Winkel von 60 Grad von der Drehungsposition θr des Rotors 11E, die in (d) von 11 dargestellt ist, in der CCW vorrückt;
der magnetische Fluss MF1, der durch den in (d) von 11 dargestellten Rotor 11E induziert wird, in der Richtung entgegengesetzt zu demselben, der durch den Rotor 11E, der in (b) von 11 dargestellt ist, induziert wird, ist.
Der Betrieb des Motors 110A, der in (b) von 11 dargestellt ist, ist ähnlicherweise identisch zu demselben des Motors 110, der in (f) von 11 dargestellt ist, außer dass
die Drehungsposition θr des Rotors 11E, die in (f) von 11 dargestellt ist, um einen Winkel von 60 Grad von der Drehungsposition θr des Rotors 11E, die in (b) von 11 dargestellt ist, in der CCW vorrückt; und
der magnetische Fluss MF1, der durch den Rotor 11E, der in (e) von 11 dargestellt ist, induziert wird, unterschiedlich entgegengesetzt zu demselben ist, der durch den Rotor 11E, der in (b) von 11 dargestellt ist, induziert wird.
Der Betrieb des Motors 110A, der in (c) von 11 dargestellt ist, ist zusätzlich identisch zu demselben des Motors 110, der in (f) von 11 dargestellt ist, außer dass
die Drehungsposition θr des Rotors 11E, die in (f) von 11 dargestellt ist, um einen Winkel von 60 Grad von der Drehungsposition θr des Rotors 11E, die in (c) von 11 dargestellt ist, in der CCW vorrückt; und
der magnetische Fluss MF1, der durch den Rotor 11E, der in (f) von 11 dargestellt ist, induziert wird, unterschiedlich entgegengesetzt zu demselben ist, der durch den Rotor 11E, der in (c) von 11 dargestellt ist, induziert wird.
Es sei bemerkt, dass der Betrag einer magnetisch anziehenden Kraft, die durch einen magnetischen Fluss in einer Richtung zwischen einem Zahn und einem entsprechenden ausgeprägten Pol des Rotors 11E verursacht wird, identisch zu demselben einer magnetischen anziehenden Kraft ist, die durch einen magnetischen Fluss in der anderen Richtung entgegengesetzt zu der einen Richtung dazwischen verursacht wird. Der Betrag eines Drehmoments, das basierend auf einen magnetischen Fluss in einer Richtung zwischen einem Zahn und einem entsprechenden ausgeprägten Pol des Rotors 11E erzeugt wird, ist somit identisch zu demselben eines Drehmoments, das basierend auf einem magnetischen Fluss in der anderen Richtung entgegengesetzt zu der einen Richtung dazwischen erzeugt wird.
Wie in 11 und 12 dargestellt ist, lässt ein Schalten der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 11E gemäß dem in 12 dargestellten erregenden Muster zu, dass sich der Rotor 11E kontinuierlich dreht.
Ein Übergang eines kontinuierlichen Drehmoments Tm durch Herstellen von Verbindungen zwischen den erzeugten Drehmomenten Ta, Tb und Tc ist durch eine durchgezogene Linie in (G) von 12 dargestellt. Wie in (G) von 12 dargestellt ist, wird, wenn jeder ausgeprägte Pol des Rotors 11E verschoben wird, um nahe dem Öffnungsende eines entsprechenden Schlitzes zu sein, das kontinuierliche Drehmoment Tm reduziert. Viele Anwendungen des Motors 110A gemäß der ersten Modifikation haben keine Probleme bei den Teilreduzierungen des kontinuierlichen Drehmoments Tm. Um die Teilreduzierungen des kontinuierlichen Drehmoments Tm zu beschränken, kann der Motor 110A derart entworfen sein, dass der Rotor 11E oder der Stator 11F abgeschrägt sind. Ein weiteres Verfahren eines Reduzierens der Teilreduzierungen des kontinuierlichen Drehmoments Tm ist im Folgenden beschrieben.
Bei den Betriebsvorgängen des Motors 110A, die in (a) bis (f) von 11 dargestellt sind, ist die Richtung eines magnetischen Flusses, der in dem ausgeprägten Pol von jedem Zahn des Stators 11F induziert wird, unabhängig von der Drehung des Rotors 11E konstant. Die Richtung eines magnetischen Flusses, der durch den Rotor 11E induziert wird, ist bei einer Drehungsposition des Rotors 11E umgekehrt. Das heißt, die A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic, die in Richtungen gerichtet sind, treiben den Motor 110A ohne Ihre Richtungen zu ändern.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, kann der Reluktanzmotor 110A in dem in 8 dargestellten Regenerationsmodus getrieben sein.
Die Kombinationen der Gleichströme Ia, Ib und Ic lassen genauer gesagt zu, dass der Motor 110A als Vier-Quadranten-Treiben getrieben wird.
Der Motor 110A kann somit entworfen sein, um den Rotor 11E in der CCW und CW zu drehen, und derart entworfen sein, dass ein Leistungslaufdrehmoment oder ein Regenerationsdrehmoment an den Rotor 11E angelegt ist.
Diese Merkmale reduzieren in enger Zusammenarbeit mit der Struktur des Motors 110A und der Struktur der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 die Größe und den Aufwand eines Wechselrichters der Steuerungsvorrichtung CC und CC1, die in 2 oder 3 dargestellt ist.
Mindestens ein Ein-Phasen-Strom kann sich hinsichtlich des Betrags von dem verbleibenden Phasenstrom (Phasenströmen) unterscheiden. Drei-Phasen-Ströme können gesteuert werden, um durch jeweils die Drei-Phasen-Spulen gleichzeitig zu fließen.
Die Werte der Umfangsbreite Hm, Ht und Hs eines elektrischen Winkels können von 40 elektrischen Grad, 40 elektrischen Grad bzw. 20 elektrischen Grad geändert werden. Ein Verfahren zum Treiben des Reluktanzmotors 110A, wenn die Umfangsbreite eines elektrischen Winkels der äußeren Oberfläche jedes der ausgeprägten Pole A0K des Rotors 2 gleich oder größer als 40 Grad ist, um Variationen der radialen anziehenden Kraft zu reduzieren, ist im Folgenden beschrieben.
Das offene Ende jedes Schlitzes des Statorkerns 11F kann in verschiedenen Strukturen verformt sein. Der Statorkern 11F kann beispielsweise derart verformt sein, dass das offene Ende jedes Schlitzes schmaler als dasselbe, das in 9 dargestellt ist, ist, oder derart, dass der Luftzwischenraum zwischen mindestens einem Umfangsende jedes der Zähne und dem Rotor 11E breiter als derselbe, der in 9 dargestellt ist, ist. Die Struktur des Rotors 11E kann verschieden verformt sein.
Die Verformungen und Modifikationen, die auf den Reluktanzmotor 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das im Vorhergehenden dargelegt ist, anzuwenden sind, können auf den Reluktanzmotor 110A gemäß der ersten Modifikation des Reluktanzmotors 110 angewendet sein.
Jede der Statorspulen, die in einer entsprechenden 1B und 9 dargestellt sind, ist in einer Überdeckungswicklung so gebildet, um in entsprechenden gepaarten Schlitzen spiralig gewickelt zu sein, um überlappende Schleifenabschnitte zu liefern.
Jede der in einer entsprechenden der 1B und 9 dargestellten Statorspulen kann in einer Wellenwicklung so gebildet sein, um nicht zurück zu überdecken. Es sei bemerkt, dass die Statorwicklungen, die in einer Vollteilungswicklung gebildet sind und die in dem gleichen Schlitz angeordnet sind, mit einer Teilung von 360 elektrischen Grad angeordnet sind. Eine positive Ein-Phasen-Statorwicklung einer Ein-Phasen-Statorspule, die in einer Vollteilungswicklung gebildet ist, die in einem eines entsprechenden Paars von Schlitzen angeordnet ist, und eine negative Ein-Phasen-Statorwicklung der gleichen Ein-Phasen-Statorspule, die in dem anderen des entsprechenden Paars von Schlitzen angeordnet ist, sind mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad angeordnet.
Die in 1B und neun dargestellten Motoren 110 und 110A sind jeweils als ein Zwei-Pol-Motor entworfen, und es kann daher schwierig sein, den Unterschied zwischen der Überdeckungswicklung und der Wellenwicklung zu verstehen. Bei dem in 10 dargestellten Acht-Pol-Motor ist es im Gegensatz dazu möglich, den Unterschied zwischen der Überdeckungswicklung und der Wellenwicklung zu verstehen.
Wenn die A-Phasen-Spule beispielsweise in dem Statorkern 12T in der Wellenwicklung gebildet ist, ist jede der positiven Wicklungen der A-Phasen-Spule in einem entsprechenden einen der Schlitze 121, 127, 12D und 12M angeordnet. Jede der negativen Wicklungen der A-Phasen-Spule ist ähnlicherweise in einem entsprechenden einen der Schlitze 124, 12A, 12J und 12Q angeordnet. Eine durchgezogene Linie, an der ein Bezugszeichen 12X befestigt ist, stellt erste Spulenenden der A-Phasen-Statorspule dar, die sich über einer ringförmigen Endoberfläche des Jochs BY1 des Statorkerns 12T befinden. Eine gestrichelte Linie, an der ein Bezugszeichen 12V befestigt ist, stellt zweite Spulenenden der A-Phasen-Statorspule dar, die sich über der anderen ringförmigen Endoberfläche des Jochs BY1 des Statorkerns 12T befinden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist die A-Phasen-Spule, die in der Wellenwicklung gebildet ist, in den Schlitzen 121, 124, 127, 12A 12D, 12J, 12M und 12Q derart gebildet, dass das erste und das zweite Spulenende 12X und 12V über der einen und der anderen ringförmigen Endoberflächenseite des Statorkerns 12T in seiner axialen Richtung abwechselnd angeordnet sind.
Die B-Phasen-Statorspule und die C-Phasen-Statorspule, die jeweils in der Wellenwicklung gebildet sind, können in dem Statorkern 12T wie die A-Phasen-Statorspule gewickelt sein.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann eines der verschiedenen Wicklungsverfahren, die die Überdeckungswicklung, die Wellenwicklung und andere Wicklungen umfassen, frei gewählt sein, um die Wicklungskonfiguration jeder der Statorspulen außerhalb der Schlitze des Statorkerns 4, 12T zu liefern. Die elektromagnetischen Wirkungen des Reluktanzmotors 110 oder 110A unter Verwendung eines der verschiedenen Wicklungsverfahren können identisch zu denselben des Reluktanzmotors 110 oder 110A unter Verwendung eines anderen der verschiedenen Wicklungsverfahren sein.
Die verschiedenen Wicklungsverfahren hängen zusätzlich stark von den Strukturen von Wicklungsmaschinen ab, die zu verwenden sind, um Erzeugnisse des Statorkerns 4, 12T automatisch massenmäßig zu erzeugen. Es ist somit möglich, eines der verschiedenen Wicklungsverfahren auszuwählen, um einer der Wicklungsmaschinen zu genügen, die ausgewählt wird, um viele Erzeugnisse des Statorkerns 4, 12T zu erzeugen. Um viele Erzeugnisse eines anderen Statorkerns gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen, ist es möglich, eines der verschiedenen Wicklungsverfahren auszuwählen, um einer der Wicklungsmaschinen zu genügen, die ausgewählt ist, um viele Erzeugnisse eines anderen Statorkerns zu erzeugen.
Als jede der Statorspulen jedes der Motoren 110 und 110A kann eine verteilte Wicklung verwendet sein. Die Schlitze können mit unregelmäßigen Teilungen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sein. Eine Gleiche-Phase-Spule kann beispielsweise in entsprechend umfangsmäßig benachbarten Schlitzen verteilt gewickelt sein, derart, dass die Umfangsbreite der inneren Oberfläche von einem Zahn, der sich zwischen umfangsmäßig benachbarten Schlitzen befindet, kürzer als dieselbe der inneren Oberfläche eines anderen Zahns ist.
Als verschiedene Typen von Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wurden der 6S4R-Motor 110 und der 6S2R-Motor 110A beschrieben, die vorliegende Erfindung kann jedoch auf viele andere Typen von in 13 dargestellten Motoren angewendet sein.
In 13 stellt die horizontale Achse die Zahl (M) von Statorpolen dar, und die vertikale Achse stellt die Zahl (K) von Rotorpolen dar.
13 stellt verschiedene Typen von MSKR Motoren dar, die jeweils die Zahl M von Rotorpolen und die Zahl K von Statorpolen haben. M ist eine ausgewählte gerade Zahl, die gleich oder mehr als 4 ist, wie zum Beispiel 4, 6, 8, 10, 12, 14, ..., und K ist eine ausgewählte gerade Zahl, die gleich oder mehr als 2, wie zum Beispiel 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, ..., ist.
Die verschiedenen Typen von MSKR-Motoren weisen Mehrpolmotoren auf, die jeweils eine Zahl von Statorpolen haben, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zahl von Statorpolen der Zwei-Pol-Motormodelle, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben sind, ist. Diese verschiedenen Typen von in 13 dargestellten MSKR Motoren sind innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung umfasst.
Wenn die Zahl M und die von K leicht erhöht sind, obwohl die Zahl von Leistungstransistoren einer Steuerungsvorrichtung erhöht ist, wird die Gesamtausgabekapazität der Steuerungsvorrichtung unverändert gehalten. Die Gesamtspannungs- und -stromkapazitäten der Leistungstransistoren eines Motorsystems mit einer relativ hohen Zahl M und einer relativ hohen Zahl K sind somit grundsätzlich identisch zu denselben der Leistungstransistoren eines Motorsystems mit einer relativ niedrigen Zahl M und einer relativ niedrigen Zahl K.
Je erhöhter die Zahl M und die Zahl K sind, desto mehr ist die Zahl von Orten der Statorpole und Rotorpole erhöht. Dies erreicht einen Vorteil eines Aufhebens von Drehmomentwelligkeiten, wenn sich die Phasen der Stator- und Rotorpole voneinander unterscheiden. Wenn jedoch die Zahl M und die Zahl K übermäßig erhöht wurden, könnte die Erhöhung der Komplexität der Steuerungsvorrichtung nicht ausgeschlossen werden. Es ist somit nicht ratsam, die Zahlen M und K übermäßig zu erhöhen. Bevorzugte Kombinationen der Zahl M der Statorpole und der Zahl K der Statorpole ist später beschrieben.
Eine zweite Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
14 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110B gemäß der zweiten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar. Bei der zweiten Modifikation ist ein Reluktanzmotor, der sechs ausgeprägte Pole eines Stators (M = 6) und vier ausgeprägte Pole eines Rotors (K = 4) hat, wie zum Beispiel ein „6S4R-Motor 110B”, beschrieben. Zwischen dem Reluktanzmotor 110 und dem Reluktanzmotor 110B gleiche Elemente, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Ein zwischen den Reluktanzmotoren 110B und 110 unterschiedlicher Punkt besteht darin, dass als jede der Drei-Phasen-Statorspulen 110B eine torusförmige Wicklung verwendet ist.
Eine erste A-Phasen-Spule A41 und A42, die als eine positive Wicklung dient, ist um einen Abschnitt des Rückjochs BY zwischen den Zähnen A01 und A08 in der Form einer torusförmigen Spule so konzentrisch positiv gewickelt, dass sich der A-Phasen-Wicklungsabschnitt A42 außerhalb des Jochs BY des Statorkerns 4 befindet. Eine zweite A-Phasen-Spule A47 und A48, die als ein negativer Wicklungsabschnitt dient, ist um einen Abschnitt des Rückjochs BY zwischen Zähnen A03 und A04 in der Form einer torusförmigen Spule so konzentrisch negativ gewickelt, dass sich der A-Phasen-Wicklungsabschnitt A48 außerhalb des Jochs BY des Statorkerns 4 befindet.
Eine erste B-Phasen-Spule A45 und A46, die als eine positive Wicklung dient, ist um einen Abschnitt des Rückjochs BY zwischen Zähnen A02 und A03 in der Form einer torusförmigen Spule so konzentrisch positiv gewickelt, dass sich der B-Phasen-Wicklungsabschnitt A46 außerhalb des Jochs BY des Statorkerns 4 befindet. Eine zweite B-Phasen-Spule A4B und A4C, die als eine negative Wicklung dient, ist um einen Abschnitt des Rückjochs BY zwischen Zähnen A05 und A06 in der Form einer torusförmigen Spule so konzentrisch negativ gewickelt, dass sich der B-Phasen-Wicklungsabschnitt A4C außerhalb des Jochs BY des Statorkerns 4 befindet.
Eine erste C-Phasen-Spule A49 und A4A, die als eine positive Wicklung dient, ist um einen Abschnitt des Rückjochs BY zwischen den Zähnen A04 und A05 in der Form einer torusförmigen Spule so konzentrisch positiv gewickelt, dass sich der C-Phasen-Wicklungsabschnitt A4A außerhalb des Jochs BY des Statorkerns 4 befindet. Eine zweite C-Phasen-Wicklung A43 und A44, die als eine negative Wicklung dient, ist um einen Abschnitt des Rückjochs BY zwischen den Zähnen A01 und A02 in der Form einer torusförmigen Spule so konzentrisch negativ gewickelt, dass sich der C-Phasen-Wicklungsabschnitt A02 außerhalb des Jochs BY des Statorkerns 4 befindet.
Elektromagnetische Wirkungen jedes der Wicklungsabschnitte A42, A44, A46, A48, A4A und A4C liefern einen geschlossenen magnetischen Weg, der durch einen Raum außerhalb des Stators 4 geht; dieser Raum hat einen höheren magnetischen Widerstand, als derselbe des Stators 4. Ein Strom, der durch jeden der Wicklungsabschnitte A42, A44, A46, A48, A4A und A4C fließt, hat somit einen Effekt auf die elektromagnetischen Wirkungen innerhalb des Motors 110B; dieser Effekt ist ausreichend sehr klein, um vernachlässigbar zu sein. Aus diesem Grund liefert der in 14 dargestellte Reluktanzmotor 110B magnetische Charakteristiken, die gleich denselben des in 1B dargestellten Reluktanzmotors 110 sind.
Jeder von 6 Paaren von Statorspulen kann ein unidirektionaler Strom zugeführt werden, während derselbe angepasst wird. Die Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist, kann insbesondere als eine Sechs-Phasen-Steuerungsvorrichtung erweitert sein, um sechs Paare von Leistungstransistoren und Dioden aufzuweisen; jedes Paar ist als das Paar von beispielsweise dem Leistungstransistor 564 und der Diode 567 konfiguriert.
Der Treiber DR ist entworfen, um den Leistungstransistor von jedem Paar einzuschalten, um dadurch zu verursachen, dass ein unidirektionaler Strom durch ein entsprechendes Paar von Statorspulen fließt. Das heißt, die Betriebsvorgänge der erweiterten Steuerungsvorrichtung CC sind im Wesentlichen identisch zu der Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist.
Die in 3 dargestellte Steuerungsvorrichtung CC1 kann ähnlicherweise auf eine Sechs-Phasen-Steuerungsvorrichtung erweitert sein, um sechs Sätze eines Paars von Leistungstransistoren und einer Diode aufzuweisen; jeder Satz ist als der Satz von beispielsweise dem ersten Paar von Leistungstransistoren 871 und 872 und der Diode 877 konfiguriert.
Der Treiber DR1 ist entworfen, um die Leistungstransistoren jedes Satzes einzuschalten, um dadurch zu verursachen, dass ein unidirektionaler Strom durch ein entsprechendes Paar von Statorspulen fließt. Das heißt die Betriebsvorgänge der erweiterten Steuerungsvorrichtung CC1 sind im Wesentlichen zu der Steuerungsvorrichtung CC1, die in 3 dargestellt ist.
Es sei bemerkt, dass jede der erweiterten Sechs-Phasen-Steuerungsvorrichtungen derart entworfen sein kann, dass eine Spannung über jedem der Leistungstransistoren identisch zu der über jedem der Leistungstransistoren einer entsprechenden Steuerungsvorrichtung CC und CC1 ist. Obwohl die Zahl von Leistungstransistoren jeder der erweiterten Sechs-Phasen-Steuerungsvorrichtungen das Doppelte der Leistungstransistoren einer entsprechenden Steuerungsvorrichtung CC und CC1 ist, kann jede der erweiterten Sechs-Phasen-Steuerungsvorrichtungen ihre Gesamtstromkapazität auf die Hälfte der Gesamtstromkapazität einer entsprechenden Steuerungsvorrichtung CC und CC1 reduzieren. Dies behält die Ausgangskapazität jeder erweiterten Steuerungsvorrichtung bei der Ausgangskapazität einer entsprechenden Steuerungsvorrichtung CC und CC1 bei, sodass der Aufwand jeder erweiterten Steuerungsvorrichtung auf einem gleichen Niveau des Aufwands einer entsprechenden Steuerungsvorrichtung CC und CC1 beibehalten wird.
Es sei bemerkt, dass, wenn die Ausgangskapazität des Motors 110B auf identisch zu derselben des Motors 110 oder 110A eingestellt ist, die Gesamtstromkapazität der Leistungstransistoren einer erweiterten Steuerungsvorrichtung prinzipiell gleich derselben der Leistungstransistoren der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 sein kann.
Wenn somit der Aufwand eines Leistungstransistors in Proportion zu der Stromkapazität desselben war, wären der Aufwand und die Gesamtstromkapazität des Leistungstransistorabschnitts einer erweiterten Steuerungsvorrichtung identisch zu derselben des Leistungstransistorabschnitts der Steuerungsvorrichtung CC und CC1 unabhängig von der Zahl der Phasen von sowohl der erweiterten Steuerungsvorrichtung als auch der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1. Wenn die Ausgangskapazität des Motors 110E auf gleich oder niedriger als 100 [W] eingestellt war, würde die Zahl von Teilen, wie zum Beispiel die Zahl von Phasen, des Motors 110E den Aufwand desselben beeinflussen.
Die A-Phasen-Spule A41 und A42 und die A-Phasen-Spule A47 und A48 können durch einen Verbindungsdraht miteinander in Reihe geschaltet sein, sodass dieselben in der gleichen Richtung ein unidirektionaler Strom durchfließt. Dies macht die A-Phasen-Spule A41 und A42 und die A-Phasen-Spule A47 und A48 äquivalent zu der in 1B dargestellten A-Phasen-Spule.
Die B-Phasen-Spule A45 und A46 und die B-Phasen-Spule A4B und A4C können durch einen Verbindungsdraht ähnlicherweise miteinander in Reihe geschaltet sein, sodass durch dieselben in der gleichen Richtung ein unidirektionaler Strom fließt. Dies macht die B-Phasen-Spule A45 und A46 und die B-Phasen-Spule A4B und A4C äquivalent zu der in 1B dargestellten B-Phasen-Spule.
Die C-Phasen-Spule A49 und A4A und die C-Phasen-Spule A43 und A44 können zusätzlich durch einen Verbindungsdraht miteinander in Reihe geschaltet sein, sodass durch dieselben in einer gleichen Richtung ein unidirektionaler Strom fließt. Dies macht die C-Phase-Spule A49 und A4A und die C-Phasen-Spule A43 und A44 äquivalent zu der in 1B dargestellten C-Phasen-Wicklung.
Diese Wicklungskonfiguration, die die Verbindungsdrähte verwendet, lässt zu, dass der Motor 110B, der in 14 dargestellt ist, als ein Drei-Phasen-Motor dient, der äquivalent zu dem in 1B dargestellten Motor 110 ist, und daher kann der Motor 110B durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 getrieben sein.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist jeder der Wicklungsabschnitte A42, A44, A46, A48, A4A und A4C, der sich außerhalb des Statorkerns 4 befindet, elektromagnetisch ineffektiv. Wenn jedoch die Dicke des gestapelten Statorkerns 4 in seiner axialen Richtung kurz war, oder die Zahl von Polen klein war, könnte es das Verwenden der torusförmigen Wicklung als jede Statorwicklung leicht machen, jedes der sechs Paare von torusförmigen Spulen in einem entsprechenden Schlitz des Statorkerns zu bilden. Dies liegt daran, dass eine in 14 dargestellte torusförmige Spule hinsichtlich der Länge kürzer als eine in 1B dargestellte konzentrierte Spule ist. Dies liefert einen Motor 110B mit einer höheren Praktikabilität.
Der in 14 dargestellte torusförmige Motor 110B ist als der 6S4R-Motor entworfen, es können jedoch verschiedene Typen von MSKR-Motoren, die in 13 dargestellt sind, als torusförmige Motoren wie der torusförmige 110B entworfen sein.
In 13 sind verschiedene Typen von MSKR-Motoren, die jeweils eine gerade Zahl von Rotorpolen und eine gerade Zahl von Statorpolen haben, dargestellt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt.
Verschiedene Typen von MSKR-Motoren, die insbesondere jeweils eine ungerade Zahl von Rotorpolen und eine ungerade Zahl von Statorpolen haben, können in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst sein. Bei einem MSKR-Motor, der eine ungerade Zahl von Rotorpolen und eine ungerade Zahl von Statorpolen hat, kann die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 konfiguriert sein, um einer Statorspule oder ein paar Statorspulen positive und negative Ströme zuzuführen. Dies lässt zu, dass die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 die verbleibenden Statorspulen auf die gleiche Art und Weise treiben kann, wie ein MSKR-Motor, der eine gerade Zahl von Rotorpolen und eine ungerade Zahl von Statorpolen hat.
Als Nächstes ist eine dritte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben.
15 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Doppelmotors 110C gemäß der dritten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar. Der Doppelmotor 11C ist als ein Acht-Pol-Motor, der auf dem in 9 dargestellten Motor 110A basiert, entworfen.
Der Doppelmotor 110C weist genauer gesagt einen ersten Rotor R2, einen ersten Stator S2, einen zweiten Rotor R1 und einen zweiten Stator S1 auf.
Der erste Rotor R2 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat an seiner äußeren Umfangsoberfläche acht ausgeprägte Pole, von denen fünf durch 466, 467, 468, 469 und 46A dargestellt sind. Die acht ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet. Der erste Rotor R2 ist an der Ausgangswelle 1 koaxial angebracht.
Die erste Stator S2 besteht aus einem ringförmigen Rückjoch BY2 und 24 Zähnen. Die Zähne stehen von dem inneren Umfang des Rückjochs BY2 radial nach innen vor und sind mit gleichen Teilungen umfangsmäßig angeordnet. Jeder der Zähne dient als ein ausgeprägter Pol. Räume zwischen umfangsmäßig benachbarten Zähnen liefern 24 Schlitze des ersten Stators S2.
Der erste Stator S2 ist derart angeordnet, dass seine Mittenachse koaxial zu der Mittenachse des ersten Rotors R2 ist, und sein innerer Umfang dem äußeren Umfang jedes ausgeprägten Pols mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt.
Der zweite Rotor S1 besteht aus einem ringförmigen Rückjoch BY3 und 24 Zähnen. Die Zähne stehen von dem äußeren Umfang des Rückjochs BY3 radial nach außen vor und sind mit gleichen Teilungen dazwischen umfangsmäßig angeordnet. Jeder der Zähne dient als ein ausgeprägter Pol. Räume zwischen umfangsmäßig benachbarten Zähnen liefern 24 Schlitze des zweiten Statorkerns S1.
Der zweite Stator S1 ist derart angeordnet, dass
seine Mittenachse koaxial zu der Mittenachse des großen Rotors R2 ist;
sein innerer Umfang dem äußeren Umfang des ersten Stators S2 gegenüberliegt; und
jeder der Schlitze des zweiten Stators S1 mit einem entsprechenden der Schlitze des ersten Stators S2 radial ausgerichtet ist.
Der innere Umfang des zweiten Stators S1 kann mit dem äußeren Umfang des ersten Statorkerns S2 zusammengefügt sein, um ein gemeinsames Rückjoch zu liefern.
Der zweite Rotor R1 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat an seiner inneren Umfangsoberfläche acht ausgeprägte Pole, von denen fünf durch 461, 462, 463, 464 und 465 dargestellt sind. Die acht ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Der zweite Rotor R1 ist derart angeordnet, dass seine Mittenachse koaxial zu der Mittenachse des ersten Rotors R2 ist, und der innere Umfang jedes ausgeprägten Pols des zweiten Rotors R1 liegt dem äußeren Umfang des zweiten Stators S1 mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüber.
Ein erster Motor, der aus dem ersten Rotor R2 und dem ersten Stator S2 besteht, und ein zweiter Motor, der aus dem zweiten Rotor R1 und dem zweiten Stator S1 besteht, sind genauer gesagt miteinander konzentrisch kombiniert.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, sind der erste Stator S2 und der zweite Stator S1 derart angeordnet, dass das Rückjoch BY2 des ersten Stators S2 dem Rückjoch BY1 des zweiten Stators S1 zugewandt ist.
Der Doppelmotor ist genauer gesagt derart entworfen, dass die Richtung eines Stroms, der durch einen Schlitz des ersten Stators S2 fließt, derselben eines Stroms, der durch einen Schlitz des zweiten Stators S1 fließt, entgegengesetzt ist; dieser eine Schlitz des zweiten Stators S1 ist mit dem einen Schlitz des ersten Stators S2 radial ausgerichtet.
Dies lässt zu, dass eine Ein-Phasen-Spule in einem entsprechenden Paar von Schlitzen, die miteinander radial ausgerichtet sind, gewickelt ist. Dies vereinfacht die Wicklungskonfiguration jeder Statorwicklung und reduziert die Länge des Spulenendes jeder Statorwicklung.
Jede der positiven A-Phasen-Wicklungen 46B, 46H und 46Q ist in einem entsprechenden Paar von radial ausgerichteten Schlitzen konzentrisch gewickelt. Ein A-Phasen-Strom wird zugeführt, um durch jede der positiven A-Phasen-Wicklungen 46B, 46H und 46Q in das Papier von 15, was durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, zu fließen, und dadurch aus dem Papier von 15, was durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, zu fließen.
Jede der negativen A-Phasen-Wicklungen 46E und 46L ist in einem entsprechenden Paar von radial ausgerichteten Schlitzen konzentrisch gewickelt. Ein A-Phasen-Strom wird zugeführt, um durch jede der negativen A-Phasen-Wicklungen 46E und 46L aus dem Papier von 15, was durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, zu fließen, und dadurch in das Papier von 15, was durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, zu fließen.
Jede der positiven B-Phasen-Wicklungen 46D und 46K ist in einem entsprechenden Paar von radial ausgerichteten Schlitzen konzentrisch gewickelt. Ein B-Phasen-Strom wird zugeführt, um durch jede der B-Phasen-Wicklungen 46D und 46K in das Papier von 15 zu fließen, was durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, und um dadurch aus dem Papier von 15, was durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, zu fließen.
Jede der negativen B-Phasen-Wicklungen 46G und 46N ist in einem entsprechenden Paar von radial ausgerichteten Schlitzen konzentrisch gewickelt. Ein B-Phasen-Strom wird zugeführt, um durch jede der B-Phasen-Wicklungen 46G und 46N aus dem Papier von 15, was durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, zu fließen, um dadurch in das Papier von 15, was durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, zu fließen.
Jede der positiven C-Phasen-Wicklungen 46F und 46M ist in einem entsprechenden Paar von radial ausgerichteten Schlitzen konzentrisch gewickelt. Ein C-Phasen-Strom wird zugeführt, um durch jede der C-Phasen-Wicklungen 46F und 46M in das Papier von 15, was durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, zu fließen, und um dadurch aus dem Papier von 15, was durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, zu fließen.
Jede der negativen C-Phasen-Wicklungen 46C und 46J ist in einem entsprechenden Paar von radial ausgerichteten Schlitzen konzentrisch gewickelt. Ein C-Phasen-Strom wird zugeführt, um durch jede der C-Phasen-Wicklungen 46C und 46J aus dem Papier von 15 zu fließen, und um dadurch in das Papier von 15, was durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, zu fließen.
Diese Statorwicklungen können als Sechs-Phasen-Statorwicklungen, die aus der positiven A-Phasen-Wicklung, der negativen A-Phasen-Wicklung, der positiven B-Phasen-Wicklung, der negativen B-Phasen-Wicklung, der positiven C-Phasen-Wicklung und der negativen C-Phasen-Wicklung bestehen, gehandhabt werden. Die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ist somit auf eine Sechs-Phasen-Steuerungsvorrichtung, die im Vorhergehenden dargelegt ist, erweitert, um mit dem in 15 dargestellten Doppelmotor verbunden zu sein. Die erweiterte Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kann jeden der Sechs-Phasen-Ströme einer entsprechenden der Sechs-Phasen-Statorwicklungen in einer entsprechenden Richtung, die im Vorhergehenden dargelegt ist, zuführen, um dadurch ein Drehmoment zu erzeugen.
Mit der in 15 dargestellten Struktur des Doppelmotors ist die Gesamtstromkapazität der Leistungstransistoren niedriger als dieselbe der Leistungstransistoren eines herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselstromwechselrichters, der im Vorhergehenden dargelegt ist. Aus diesem Grund ist es möglich, ein Motorsystem, das aus dem zusammengesetzten Motor und der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 besteht, hinsichtlich des Aufwands und der Größe zu reduzieren.
Die positiven A-Phasen-Wicklungen und die negativen A-Phasen-Wicklungen können durch Verbindungsdrähte in Reihe geschaltet sein, die positiven B-Phasen-Wicklungen und die negativen B-Phasen-Wicklungen können durch Verbindungsdrähte in Reihe geschaltet sein, und die positiven C-Phasen-Wicklungen und die negativen C-Phasen-Wicklungen können durch Verbindungsdrähte in Reihe geschaltet sein. Dies ändert die in 15 dargestellten Sechs-Phasen-Statorwicklungen zu Drei-Phasen-Statorwicklungen. Die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kann somit die im Vorhergehenden dargelegten Drei-Phasen-Statorwicklungen treiben, sodass das Motorsystem, das aus dem Doppelmotor und der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 besteht, hinsichtlich des Aufwands und der Größe reduziert ist.
Bei einem Typ der verschiedenen Typen von MSKR-Motoren, die in 13 dargestellt sind und die Vollteilungswicklungen verwenden, erhöht die Erhöhung der Zahl M von Statorpolen die Zahl von Statorwicklungen, die einander schneiden. Dies kann veranlassen, dass die Wicklungskonfiguration eines Typs von MSKR-Motoren kompliziert wird. Die Herstellbarkeit des einen Typs von MSKR-Motoren kann somit verschlechtert sein, und das Spulenende jeder der Statorwicklungen kann eine relativ große Länge haben.
Bei dem in 15 dargestellten Motor 110C kann im Gegensatz dazu, selbst wenn die Zahl M von Statorwicklungen erhöht ist, die Herstellbarkeit jeder der Statorwicklungen auf einem hohen Niveau beibehalten werden. Dies liegt daran, da jede Statorwicklung in einem entsprechenden Paar von radial ausgerichteten Schlitzen gewickelt sein kann. Dies verhindert, dass die Wicklungskonfiguration des Motors 110C kompliziert wird. Es sei bemerkt, dass, selbst wenn die Zahl M von Statorwicklungen in einem Typ der verschiedenen Typen von MSKR-Motoren, die in 13 die torusförmige Wicklung verwendend dargestellt sind, erhöht ist, es möglich ist, zu verhindern, dass die Wicklungskonfiguration des einen Typs der verschiedenen Typen von MSKR-Motoren kompliziert wird.
Es sei bemerkt, dass der innere erste Motor und der äußere zweite Motor hinsichtlich des Durchmessers zueinander unterschiedlich sind, sodass dieselben hinsichtlich der elektromagnetischen Bedingung zueinander unterschiedlich sind. Zum elektromagnetischen Optimieren von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Motor ist es somit notwendig, den Betrag eines Gleichstroms, der für den ersten Motor erforderlich ist, und denselben eines Gleichstroms, der für den zweiten Motor erforderlich ist, zu bestimmen; diese Beträge sind voneinander unterschiedlich. Die Struktur des in 15 dargestellten Doppelmotors kann es schwierig machen, dem ersten Motor einen Gleichstrom mit einem voreingestellten Betrag zuzuführen, und dem zweiten Motor einen anderen Gleichstrom mit einem anderen Betrag zuzuführen.
Um sich einem solchen Problem zu widmen, kann der Doppelmotor 110C gemäß der dritten Modifikation zusätzlich mit einer Vollteilungsspule für jede Phase, wie in 1B dargestellt ist, versehen sein; diese Vollteilungsspule für jede Phase ist betriebsfähig, um ein elektromagnetisches Gleichgewicht zwischen dem ersten Motor und dem zweiten Motor zu durchschlagen.
Eine A-Phasen-Spule 46R ist genauer gesagt in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die positive A-Phasen-Wicklung 46B angeordnet, und in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die negative A-Phasen-Wicklung 46E angeordnet ist. Eine A-Phasen-Spule 46U ist ähnlicherweise in einem Schlitz des zweiten Statorkerns S1, in dem die positive A-Phasen-Wicklung 46H angeordnet ist, gewickelt, und einem Schlitz des zweiten Stators S1, in dem die negative A-Phasen-Wicklung 46L angeordnet ist, gewickelt.
Eine B-Phasen-Spule 46S ist in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die positive B-Phasen-Wicklung 46D angeordnet ist, und in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die negative B-Phase-Wicklung 46G angeordnet ist. Die B-Phasen-Spule 46V ist ähnlicherweise in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die positive B-Phasen-Wicklung 46K angeordnet ist, und in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die negative B-Phasen-Wicklung 46N angeordnet ist. Eine C-Phasen-Spule 46T ist in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die positive C-Phasen-Wicklung 46F angeordnet ist, und in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die negative C-Phasen-Wicklung 46J angeordnet ist. Eine C-Phasen-Spule 46W ist ähnlicherweise in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die positive C-Phasen-Wicklung 46M angeordnet ist, und in einem Schlitz des zweiten Stators S1 gewickelt, in dem die negative C-Phasen-Wicklung (nicht gezeigt) angeordnet ist.
Die hinzugefügten Spulen tragen zu elektromagnetischen Wirkungen in dem zweiten Motor bei, und daher kann eine Anpassung des Betrags eines Gleichstroms, der jeder hinzugefügten Spule einzeln zuzuführen ist, sowohl den ersten als auch den zweiten Motor elektromagnetisch optimieren. Dies macht es möglich, die Ausgangsleistung des Doppelmotors zu erhöhen, und den Doppelmotor hinsichtlich der Größe und des Aufwands zu reduzieren.
16 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Doppelmotors 110D gemäß einer Modifikation des in 15 dargestellten Doppelmotors dar. Der Doppelmotor 110D ist eine Modifikation des Doppelmotors 110C, der in 15 dargestellt ist, und daher sind zwischen dem Doppelmotor 110C und dem Doppelmotor 110D gleiche Elemente, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Der Doppelmotor 110D ist insbesondere basierend auf den in 9 dargestellten Motor 110A als ein Acht-Pol-Motor entworfen.
Der Doppelmotor 110D weist den ersten Rotor R2, einen ersten Stator S4 den zweiten Rotor R1 und einen zweiten Stator S3 auf. Die Strukturen des ersten und des zweiten Rotors R2 und R1 sind gleich denselben des ersten Rotors R2 und des zweiten Rotors R1 des Doppelmotors 110C.
Der erste und der zweite Stator S4 und S3 verwenden 24 Zähne gemeinsam, von denen vierzehn durch G08, G09, G0A, G0B, G0C, G0D, G0E, G0F, G0G, G0H, G0J, G0K, G0L und G0M dargestellt sind. Die Zähne sind insbesondere mit gleichen Teilungen dazwischen derart umfangsmäßig angeordnet, dass
ihre inneren Oberflächen dem äußeren Umfang des ersten Rotors R2 mit einem Luftzwischenraum dazwischen zugewandt sind; und
ihre äußeren Oberflächen dem inneren Umfang des zweiten Rotors R1 mit einem Luftzwischenraum dazwischen zugewandt sind. Jeder der Zähne ist in einer entspre chenden radialen Richtung des ersten Rotors R2 ausgerichtet. Das heißt der Innenseitenabschnitt jedes der Zähne dient als ein Zahn des ersten Stators S4, und der Außenseitenabschnitt desselben dient als ein Zahn des zweiten Stators S3.
Die Polarität des Innenseitenabschnitts von jedem der Zähne ist entworfen, um umgekehrt zu derselben des Außenseitenabschnitts eines entsprechenden der Zähne zu sein. Wenn beispielsweise sowohl der erste als auch der zweite Rotor R2 und R1 derart positioniert sind, dass der ausgeprägte Pol 461 des zweiten Rotors R1 und der ausgeprägte Pol 466 des ersten Rotors R2 den Zähnen G08 und G09 zugewandt sind, geht ein magnetischer Fluss, der durch den ausgeprägten Pol 461 des zweiten Rotors R1 geht, durch den Zahn G08 oder G09, um durch den ausgeprägten Pol 461 des zweiten Rotors R1 zu gehen.
Die gemeinsam verwendeten Zähne sind durch eine Trageeinrichtung (nicht gezeigt) von Seiten des Rotors in seiner axialen Richtung getragen, um die Notwendigkeit der Rückjoche BY2 und BY3 zu eliminieren. Die magnetischen Charakteristiken der Trageeinrichtung können sorgfältig bestimmt werden.
Der erste und der zweite Stator S4 und S3 verwenden ferner eine Mehrzahl von Statorwicklungen gemeinsam. Eine A-Phasen-Spule ist genauer gesagt in einem Schlitz zwischen den Zähnen G08 und G09 und in einem Schlitz zwischen den Zähnen G0B und G0C gewickelt; ein Ende dieser A-Phasen-Spule ist durch ein Bezugszeichen G02 dargestellt. Eine A-Phasen-Spule ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen G0E und G0F und in einem Schlitz zwischen den Zähnen G0H und G0J gewickelt; ein Ende dieser A-Phasen-Spule ist durch ein Bezugszeichen G05 dargestellt.
Eine B-Phasen-Spule ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen G0A und G0B und in einem Schlitz zwischen den Zähnen G0D und G0E gewickelt; ein Ende dieser B-Phasen-Spule ist durch ein Bezugszeichen G03 dargestellt. Eine B-Phasen-Spule ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen G0G und G0H und einem Schlitz zwischen den Zähnen G0K und G0E gewickelt; ein Ende dieser B-Phasen-Spule ist durch ein Bezugszeichen G06 dargestellt.
Eine C-Phasen-Spule ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen (nicht gezeigt) und in einem Schlitz zwischen den Zähnen G09 und G0A gewickelt; ein Ende dieser C-Phasen-Spule ist durch ein Bezugszeichen G01 dargestellt. Eine C-Phasen-Spule ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen G0C und G0D und in einem Schlitz zwischen den Zähnen G0F und G0G gewickelt; ein Ende dieser C-Phasen-Spule ist durch ein Bezugszeichen G04 dargestellt. Eine C-Phasen-Spule ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen G0J und G0K und in einem Schlitz zwischen den Zähnen (nicht gezeigt) gewickelt; ein Ende dieser C-Phasen-Spule ist durch ein Bezugszeichen G07 dargestellt.
Die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kann die A-, B- und C-Phasen-Spulen durch Zuführen eines unidirektionalen Stroms zu jeder der A-, B- und C-Phasen-Spulen, die durch die Symbole „eines umkreisten Kreuzes” oder „eines umkreisten Punktes” angegeben sind, treiben. Ein Motorsystem, das aus dem Doppelmotor 110D und der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 besteht, kann somit hinsichtlich der Größe und des Aufwands reduziert sein. Es sei bemerkt, dass zu dieser Zeit ein unidirektionaler Strom zugeführt wird, um durch jede der Statorspulen zu fließen, sodass ein unidirektionaler magnetischer Fluss durch einen entsprechenden gemeinsam verwendeten Statorpol geht; dieser magnetische Fluss wirkt elektromagnetisch auf den Doppelmotor 110D.
Es sei bemerkt, dass es notwendig ist, den Betrag des magnetischen Flusses, der in sowohl dem ersten Motor als auch dem zweiten Motor erzeugt wird, auszugleichen. Der Betrag des magnetischen Flusses, der in dem ersten Motor erzeugt wird, kann übermäßig höher als derselbe des magnetischen Flusses sein, der in dem zweiten Motor erzeugt wird. Um sich dieser Angelegenheit zu widmen, kann ein Zwischendoppelmotor, zwischen den Doppelmotoren 110C und 110D implementiert sein.
Der Zwischendoppelmotor ist genauer gesagt mit einem Rückjoch zwischen dem ersten Stator S4 und dem zweiten Stator S3 versehen, um Schlitze des ersten Stators S4 zwischen den Zähnen und dem Rückjoch vorzusehen, und um Schlitze des zweiten Stators S3 zwischen den Zähnen und dem Rückjoch vorzusehen.
Das Rückjoch ist betriebsfähig, um das Ungleichgewicht des magnetischen Flusses zwischen dem ersten und dem zweiten Stator S4 und S3 zu kompensieren. Jede der Statorspulen, die in 16 dargestellt sind, ist in ein Paar von Statorspulen geteilt. Eine der gepaarten Statorspulen jeder Phase ist mit einer passenden Zahl von Windungen in einem entsprechenden Paar von Schlitzen des ersten Stators S4 gewickelt, und die andere der gepaarten Statorspulen jeder Phase ist mit einer passenden Zahl von Windungen in einem entsprechenden Paar von Schlitzen des zweiten Stators S3 gewickelt.
Der Doppelmotor 110C, der in 15 dargestellt ist, ist derart entworfen, dass der erste und zweite Motor radial koaxial angeordnet sind. Ein Doppelmotor kann als eine zusätzliche Modifikation des Doppelmotors 110C derart entworfen sein, dass ein erster Motor mit einem axialen Zwischenraum und ein zweiter Motor mit einem axialen Zwischenraum in seiner axialen Richtung angeordnet sind. Rotoren des ersten und des zweiten Motors mit einem axialen Zwischenraum sind an beiden Enden des Doppelmotors angeordnet, die Statoren derselben sind derart angeordnet, dass ihre Rückjoche einander gegenüberliegen.
Als eine alternative Struktur der Doppelmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind ein erster Stator, der eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, und eine Mehrzahl von nach außen vorstehenden Zähnen (ausgeprägten Polen) an der Ausgangswelle 1 koaxial angebracht. Ein erster Rotor, der im Wesentlichen eine ringförmige Form hat und an seiner inneren Oberfläche eine Mehrzahl von ausgeprägten Polen hat, ist derart angeordnet, dass seine Mittenachse koaxial zu der Mittenachse des ersten Stators koaxial ist und sein innerer Umfang dem äußeren Umfang des ersten Stators mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt.
Ein zweiter Rotor hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat an seiner äußeren Umfangsoberfläche eine Mehrzahl von ausgeprägten Polen. Der zweite Rotor ist derart angeordnet, dass seine Mittenachse koaxial zu der Mittenachse des ersten Stators ist und sein innerer Umfang dem äußeren Umfang des ersten Rotors gegenüberliegt.
Ein zweiter Stator, der im Wesentlichen eine ringförmige Form hat und an seiner inneren Umfangsoberfläche eine Mehrzahl von nach innen vorstehenden Zähnen (ausgeprägten Polen) hat, ist derart angeordnet, dass seine Mittenachse koaxial zu der Mittenachse des ersten Stators ist und sein innerer Umfang dem äußeren Umfang des zweiten Rotors mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt. Die ausgeprägten Pole des ersten Rotors und dieselben des zweiten Rotors sind untereinander gemeinsam verwendet (integriert). Eine Mehrzahl von in 16 dargestellten Statorspulen kann in sowohl dem ersten als auch dem zweiten Stator auf die gleiche Art und Weise wie der in 16 dargestellte Doppelmotor gewickelt sein.
Als Nächstes ist eine vierte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben.
17 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110E gemäß der vierten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar. Ein Reluktanzmotor 110E gemäß der vierten Modifikation ist derart entworfen, dass die Konfiguration von Statorpolen und dieselbe von Rotorpolen erdacht sind, um ein Drehmoment, das durch den Reluktanzmotor 110E zu erzeugen ist, zu erhöhen.
Es gibt zwischen den Reluktanzmotoren 110E und 110 einige unterschiedliche Punkte.
Der erste Punkt besteht darin, dass die innere Oberfläche von jedem der Zähne eines Statorkerns 4A umfangsmäßig gegabelt ist, um zwei gegabelte Zähne zu liefern. Bezugsziffern A51 und A52 stellen insbesondere die zwei gegabelten Zähne des Zahns A01 dar, Bezugsziffern A53 und A54 stellen die zwei gegabelten Zähne des Zahns A02 dar, und Bezugsziffern A55 und A56 stellen die zwei gegabelten Zähne des Zahns A03 dar. Bezugsziffern A57 und A58 stellen die zwei gegabelten Zähne des Zahns A04 dar, Bezugsziffern A59 und A5A stellen die zwei gegabelten Zähne des Zahns A05 dar, und Bezugsziffern A5B und A5C stellen die zwei gegabelten Zähne des Zahns A06 dar. Eine Teilung zwischen einem Paar der zwei gegabelten Zähne des Statorkerns 4A ist identisch zu derselben zwischen einem anderen Paar der zwei gegabelten Zähne des Statorkerns 4A.
Das heißt die Zahl von ausgeprägten Statorpolen des Statorkerns 4A ist im Vergleich zu der Zahl von ausgeprägten Statorpolen des Statorkerns 4 erhöht.
Der zweite Punkt besteht darin, dass ein Rotor 2A des Reluktanzmotors 110E mit zehn ausgeprägten Polen A5R versehen ist. Jeder der ausgeprägten Pole A5R ist derart gebildet, dass ein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Die zehn ausgeprägten Pole des Rotors 2A sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet. Die Teilung von umfangsmäßig benachbarten Polen des Rotors 2A ist eingestellt, um im Wesentlichen gleich der Teilung zwischen den zwei gegabelten Zähnen des Statorkerns 4A zu sein.
Eine A-Phasen-Spule A5K und A5N ist in einem Schlitz A5D zwischen den gegabelten Zähnen A5C und A51 und in einem Schlitz A5G zwischen den gegabelten Zähnen A56 und A57 mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ein Bezugszeichen A5S stellt ein Ende der A-Phasen-Spule A5K und A5N dar.
Eine B-Phasen-Spule A5M und A5Q ist in einem Schlitz A5F zwischen den gegabelten Zähnen A54 und A55 und in einem Schlitz A5J zwischen den gegabelten Zähnen A5A und A5B mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ein Bezugszeichen A5T stellt ein Ende der B-Phasen-Spule A5M und A5Q dar.
Eine C-Phasen-Spule A5P und A5L ist in einem Schlitz A5H zwischen den gegabelten Zähnen A58 und A59 und in einem Schlitz A5E zwischen den gegabelten Zähnen A52 und A53 mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ein Bezugszeichen A5U stellt ein Ende der C-Phasen-Spule A5P und A5L dar.
Betriebsvorgänge des Reluktanzmotors 110E sind im Wesentlichen identisch zu denselben des in 4, 6, 7 und 8 dargestellten Reluktanzmotors 110 durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1, sodass die A-, B- und C-Phasen-Gleichströme ähnlich zugeführt werden, um durch jeweils die A-, B- und C-Phasen-Statorspulen zu fließen. Es sei bemerkt, dass die Umfangsbreite eines elektrischen Winkels der äußeren Oberfläche jedes der ausgeprägten Pole A5R des Motors 2A kürzer als dieselbe der äußeren Oberfläche jedes der ausgeprägten Pole A0K des Rotors 2 ist. Aus diesem Grund ist die Drehungsgeschwindigkeit des Rotors 2A niedriger als dieselbe des Rotors 2.
Als ein Resultat wird im Vergleich zu dem Motor 110 ein Drehmoment, das durch den Motor 110E erzeugt wird, im Prinzip das Zweifache, das durch den Motor 110 erzeugt wird, da die Zahl von Zähnen des Stators des Motors 110E das Zweifache derselben der Zähne des Stators des Motors 110 ist. Die Drehungsgeschwindigkeit des Motors 110E ist zusätzlich um das Verhältnis der Zahl von Zähnen des Rotors 2 zu der von Zähnen des Rotors 2A niedriger als die Drehungsgeschwindigkeit des Rotors 2.
18 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110F gemäß der fünften Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar. Der Reluktanzmotor 110F gemäß der fünften Modifikation ist derart entworfen, dass die Konfiguration von Statorpolen und dieselbe von Rotorpolen erdacht sind, um ein Drehmoment, das durch den Reluktanzmotor 110F zu erzeugen ist, zu erhöhen.
Es gibt zwischen den Reluktanzmotoren 110F und 110 einige unterschiedliche Punkte.
Der erste Punkt besteht darin, dass die innere Oberfläche von jedem der Zähne eines Statorkerns 4B umfangsmäßig eine Dreizackform hat, um drei Dreizackzähne zu liefern. Bezugsziffern A61, A62 und A63 stellen insbesondere die drei Dreizackzähne des Zahns A01 dar, Bezugsziffern A64, A65 und A66 stellen drei Dreizackzähne des Zahns A02 dar, und Bezugsziffern A67, A68 und A69 stellen die drei Dreizackzähne des Zahns A03 dar. Bezugsziffern A6A, A6B und A6C stellen die drei Dreizackzähne des Zahns A04 dar, Bezugsziffern A6D, A6E und A5F stellen die drei Dreizackzähne des Zahns A05 dar, und Bezugsziffern A6G, A6H und A6J stellen die drei Dreizackzähne des Zahns A06 dar. Eine Teilung in einem Satz der drei Dreizackzähne des Sta torkerns 4A ist identisch zu derselben zwischen einem anderen Satz der drei Dreizackzähne des Statorkerns 4A.
Das heißt, die Zahl von ausgeprägten Statorpolen des Statorkerns 4A ist im Vergleich zu der Zahl von ausgeprägten Statorpolen des Statorkerns 4 auf achtzehn erhöht.
Der zweite Punkt besteht darin, dass ein Rotor 2B des Reluktanzmotors 110F mit sechzehn ausgeprägten Polen A6X versehen ist. Jeder der sechzehn ausgeprägten Pole A6X ist derart gebildet, dass ein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Die sechzehn ausgeprägten Pole des Rotors 2B sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet. Die Teilung von umfangsmäßig benachbarten Polen des Rotors 2B ist auf im Wesentlichen gleich der Teilung zwischen den drei Dreizackzähnen des Statorkerns 4A eingestellt.
Eine A-Phasen-Spule A6R und A6U ist in einem Schlitz A6K zwischen den geteilten Zähnen A61 und A6J und in einem Schlitz A6N zwischen den geteilten Zähnen A69 und A6A mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ein Bezugszeichen A5S stellt ein Ende der A-Phasen-Spule A6R und A6U dar.
Eine B-Phasen-Spule A6T und A6W ist in einem Schlitz A6M zwischen den geteilten Zähnen A66 und A67 und in einem Schlitz A6Q zwischen den geteilten Zähnen A6F und A6G mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ein Bezugszeichen A5T stellt ein Ende der B-Phasen-Spule A6T und A6W dar.
Eine C-Phasen-Spule A6V und A6S ist in einem Schlitz A6P zwischen den geteilten Zähnen A6C und A6D und in einem Schlitz A6L zwischen den geteilten Zähnen A63 und A64 mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ein Bezugszeichen A5U stellt ein Ende der C-Phasen-Spule A6V und A6S dar.
Betriebsvorgänge des Reluktanzmotors 110F sind im Wesentlichen identisch zu denselben des in 4, 6, 7 und 8 durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 dargestellten Reluktanzmotors 110, sodass die A-, B- und C-Phasen-Gleichströme ähnlich zugeführt werden, um durch jeweils die A-, B- bzw. C-Phasen-Statorspulen zu fließen. Es sei bemerkt, dass die Umfangsbreite eines elektrischen Winkels der äußeren Oberfläche von jedem der ausgeprägten Pole A6X des Rotors 2B kürzer als dieselbe der äußeren Oberfläche von jedem der ausgeprägten Pole A0K des Rotors 2 ist. Aus diesem Grund ist die Drehungsgeschwindigkeit des Rotors 2B niedriger als dieselbe des Rotors 2.
Als ein Resultat wird im Vergleich zu dem Motor 110 ein Drehmoment, das durch den Motor 110F erzeugt wird, im Prinzip ein Dreifaches desselben, das durch den Motor 110 erzeugt wird, da die Zahl von Zähnen des Stators des Motors 110F das Dreifache derselben der Zähne des Stators des Motors 110 ist. Die Drehungsgeschwindigkeit des Motors 110F ist zusätzlich um das Verhältnis der Zahl von Zähnen des Rotors 2 zu der von Zähnen des Rotors 2A niedriger als die Drehungsgeschwindigkeit des Rotors 2.
Der Reluktanzmotor 110E ist derart entworfen, dass die Zahl von Zähnen jedes Statorpols des Statorkerns das Zweifache derselben von Zähnen des Statorkerns des Motors 110 ist, sodass sein Drehmoment konstant erhöht wird. Der Reluktanzmotor 110F ist ähnlicherweise derart entworfen, dass die Zahl von Zähnen von jedem Statorpol des Statorkerns das Dreifache derselben von Zähnen des Statorkerns des Motors 110 ist, sodass sein Drehmoment konstant erhöht wird. Im Vergleich zu dem Motor 110 kann jeder der Reluktanzmotoren 110E und 110F seine Drehmomentkonstante und ein Drehmoment und daher seine Effizienz erhöhen. Im Vergleich zu dem Motor 110 erhöht sich jedoch ein Spitzendrehmoment, das durch jeden der Reluktanzmotoren 110E und 110F zu erreichen ist, nicht sehr viel, da Leckflüsse um die Statorpole und/oder die Rotorpole auftreten, sodass teilweise eine magnetische Sättigung erzeugt wird.
Um sich einer solchen unzureichenden Erhöhung des Spitzendrehmoments zu widmen, können auf den Reluktanzmotor 110E und 110F zwei Maßnahmen angewendet sein.
Als erste Maßnahme ist ein Permanentmagnet in jedem von konkaven Räumen, die zwischen umfangsmäßig benachbarten zwei oder drei geteilten Zähnen gebildet sind, vorgesehen. Der Permanentmagnet erzeugt in einer Richtung, die entgegengesetzt zu derselben eines magnetischen Flusses ist, der durch jeden der umfangsmäßig benachbarten zwei oder drei geteilten Zähne gebildet ist, einen magnetischen Fluss. Diese Konfiguration kann Leckflüsse zwischen umfangsmäßig benachbarten zwei oder drei geteilten Zähnen reduzieren, sodass ein durch den Reluktanzmotor 110E oder 110F zu erzeugendes Drehmoment erhöht wird.
Als die zweite Maßnahme ist ein Magnet von einer inneren Seite von jedem der umfangsmäßig benachbarten zwei oder drei geteilten Zähne zu dem Boden eines entsprechenden der konkaven Räume vorgesehen. Der Magnet erhöht den Betrag eines magnetischen Flusses, der durch jeden der umfangsmäßig benachbarten zwei oder drei geteilten Zähne geht. Diese Konfiguration kann ein durch den Reluktanzmotor 110E oder 110F zu erzeugendes Drehmoment erhöhen. Sowohl die erste als auch die zweite Maßnahme können auf den Reluktanzmotor 110E oder 110F angewandt sein.
Als Nächstes ist im Folgenden eine sechste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschreiben.
19 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110G gemäß der sechsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Zusätzlich zu der Struktur des Motors 110 weist der Reluktanzmotor 110G gemäß der sechsten Modifikation eine Mehrzahl von Feldwicklungen (Feldspulen), die für jeweilige Zähne des Statorkerns 4 vorgesehen sind, auf.
Eine Feldspule A72 und A73 ist insbesondere um den Statorpol (Zahn) A01 konzentrisch gewickelt, eine Feldspule A75 und 74 ist um den Statorpol (Zahn) A02 konzentrisch gewickelt, und eine Feldspule A76 und A77 ist um den Statorpol (Zahn) A03 konzentrisch gewickelt. Eine Feldspule A79 und A78 ist ähnlicherweise um den Statorpol (Zahn) A04 konzentrisch gewickelt, eine Feldspule A7A und A7B ist um den Statorpol (Zahn) A05 konzentrisch gewickelt, und eine Feldspule A71 und A7C ist um den Statorpol (Zahn) A06 konzentrisch gewickelt.
Der Motor 110G ist derart getrieben, dass ein Gleichstrom zugeführt wird, um durch jede der Feldspulen A72 und A73, A75 und A74, A76 und A77, A79 und A78, A7A und A7B und A71 und A7C in einer positiven und einer negativen Richtung, die durch Symbole eines umkreisten Kreuzes und eines umkreisten Punktes, die in 19 dargestellt sind, angegeben sind, zu fließen. Diese positive Richtung stellt eine Richtung in das Papier von 19 dar, und die negative Richtung stellt eine Richtung aus dem Papier von 19 dar.
Die Feldspulen A72 und A73, A75 und A74, A76 und A77, A79 und A78, A7A und A7B und A71 und A7C sind miteinander durch Verbindungsdrähte in Reihe geschaltet, derart, dass ein Feldstrom If in einer gleichen Richtung durch jede der Feldspulen fließt.
Ein Beispiel von Treibschaltungen zum Zuführen des Feldstroms If zu den reihengeschalteten Feldspulen ist genauer gesagt in 21 dargestellt.
Die in 21 dargestellte Treibschaltung DD weist eine Gleichstromleistungsquelle A87, eine Schwungraddiode A88, reihengeschaltete Feldspulen A81, A82, A83, A84, A85 und A86, die in 19 dargestellt sind, einen Transistor (Bipolartransistor) A89 zum Anpassen des Feldstroms If und einen Stromsensor A92 auf.
Ein positiver Anschluss der Gleichstromleistungsquelle A87 ist mit einem Ende der reihengeschalteten Feldspulen A81 bis A86 verbunden, und ein negativer Anschluss der Gleichstromleistungsquelle A87 ist mit dem anderen Ende der reihengeschalteten Feldspulen A81 bis A87 verbunden. Die Schwungraddiode A88 ist über die reihengeschalteten Feldspulen A81 bis A86 antiparallel geschaltet.
Das andere Ende der reihengeschalteten Feldspulen A81 bis A86 ist mit dem Kollektor des Transistors A89 verbunden, und der Emitter des Transistors A89 ist mit dem negativen Anschluss der Gleichstromleistungsquelle A87 verbunden. Die Basis des Transistors A89 ist mit einer Steuerung C100 verbunden. Der Stromsensor A92 ist so positioniert, um den Feldstrom If, der durch die reihengeschalteten Feldspulen A81 bis A86 fließt, zu messen. Der Stromsensor A92 ist betriebsfähig, um zu der Steuerung C100 einen gemessenen Wert des Feldstroms If auszugeben. Die Steuerung C100 ist mit der Basis eines Transistors A89 verbunden und betriebsfähig, um ein PWM-(= Pulse-Width-Modulated = pulsbreitenmoduliertes)Signal, wie zum Beispiel einen Pulszug, mit einem variablen Tastverhältnis, um dadurch den Transistor A89 ein- und auszuschalten, zuzuführen.
Wenn genauer gesagt keine Drei-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic den Drei-Phasen-Spulen 110G zugeführt werden, wobei der Rotor 2 sich bei einer in 19 dargestellten Drehungsposition befindet, treibt die Steuerung C100 den Transistor A89, um denselben einzuschalten. Dies führt den Feldstrom (Gleichstrom) f durch die reihengeschalteten Feldspulen A81 bis A86 von der Gleichstromleistungsquelle A87 zu.
Der Strom, der durch die Feldspule A79 und A78 (A84) fließt, und derselbe, der durch die Feldspule A72 und A73 (A81) fließt, induzieren einen magnetischen Fluss A7D, der durch einen dicken Pfeil von den Zahn A04 zu dem Zahn A01 dargestellt ist. Der Strom, der durch die Feldspule A75 und A74 (A82) fließt, und derselbe, der durch die Feldspule A7A und A7B (A85) fließt, induzieren zusätzlich einen magnetischen Fluss A7E, der durch einen dicken Pfeil von dem Zahn A02 zu dem Zahn A05 dargestellt ist.
Der induzierte magnetische Fluss A7D verursacht zwischen dem Zahn A01 und einem ausgeprägten Pol A0K1 des ersten Paars des Rotors 2, der demselben gegenüberliegt, und zwischen dem Zahn A04 und dem anderen ausgeprägten P01 des ersten Paars des Rotors 2, der demselben gegenüberliegt, in der Gegenuhrzeigerrichtung eine magnetisch anziehende Kraft. Der induzierte magnetische Fluss A7E verursacht im Gegensatz dazu zwischen dem Zahn A02 und einem ausgeprägten Pol des zweiten Paars des Rotors 2, der demselben gegenüberliegt, und zwischen dem Zahn A05 und dem anderen ausgeprägten Pol des zweiten Paars des Rotors 2, der demselben gegenüberliegt, in der Uhrzeigerrichtung eine magnetisch anziehende Kraft.
Ein Drehmoment, das auf der magnetisch anziehenden Kraft in der Gegenuhrzeigerrichtung basiert, und jenes, das auf der magnetisch anziehenden Kraft in der Uhrzeigerrichtung basiert, heben somit einander auf. In dieser Situation wird, wenn der Rotor 2 in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, eine Flussverkettung durch jede Feldspule geändert, jedoch wird eine Gesamtflussverkettung durch die sechs Feldspulen nicht geändert. Wie in 21 dargestellt ist, wird, wenn der Rotor 2 in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, während der Feldstrom If zugeführt wird, um durch die reihengeschalteten Feldspulen zu fließen, der magnetische Fluss, der auf jedem der Zähne A01 und A04 basiert, erhöht, jedoch der magnetische Fluss, der auf jedem der Zähne A02 und A05 basiert, reduziert. Dies resultiert darin, dass der magnetische Gesamtfluss unverändert ist, selbst wenn der Rotor 2 in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird. Zu dieser Zeit werden magnetische Energien, die in den jeweiligen Feldspulen erzeugt werden, transportiert und zwischen einander aufgenommen. Es wird daher im Prinzip kein Transport von Leistung von der Gleichstromleistungsquelle zu den Feldspulen erzeugt.
Es gibt ein Problem, dass verursacht wird, wenn der Rotor 2 des Motors 110, der in 1 dargestellt ist, mit hohen UpM drehbar getrieben ist.
Während der Rotor 2 in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, ist es beispielsweise notwendig, so bald wie möglich einen Gleichstrom mit einem voreingestellten Pegel zu sowohl der Statorspule A0D und A0G als auch der Statorspule A0H und A0E zuzuführen, unmittelbar bevor oder nachdem ein ausgeprägter Pol A0K1 des ersten Paars des Rotors 2 damit startet, dem Statorpol A01 zugewandt zu sein. Ein Drehmoment wird danach zwischen dem Statorpol A01 und dem einen ausgeprägten Pol A0K1 des ersten Paars des Rotors 2 und zwischen dem Statorpol A04 und dem anderen ausgeprägten Pol des ersten Paars des Rotors 2 erzeugt, sodass der Rotor 2 gedreht wird.
Unmittelbar bevor der eine ausgeprägte Pol A0K1 des ersten Paars des Rotors 2 direkt die Vorderseite des Statorpols A01 erreicht, wird der Gleichstrom, der sowohl den Statorspulen A0D und A0G als auch der Statorspule A0H und A0E zugeführt wird, auf 0 [A] reduziert. Das heißt, das erste Problem besteht darin, dass, um einen magnetischen Feldfluss zu erzeugen, eine ummittelbare Anhebung eines Gleichstroms, der einem Paar von Statorpolen zu einem vorbestimmten Zeitpunkt zuzuführen ist, und ein unmittelbarer Abfall des Gleichstroms, der demselben zu einem voreingestellten Zeitpunkt zuzuführen ist, erforderlich sind.
Mit der Struktur des in 19 dargestellten Motors 110G sind jedoch, da ein magnetischer Feldfluss durch die reihengeschalteten Feldwicklungen eingerichtet ist, eine Erhöhung und eine Verringerung eines magnetischen Flusses basierend auf einer Erhöhung und einer Verringerung eines Gleichstroms, der einem Paar von Statorspulen zuzuführen ist, begrenzt. Da somit eine Spannung, die erforderlich ist, um einem Paar von Statorspulen den Gleichstrom zuzuführen, begrenzt ist, ist es möglich, den Gleichstrom, der einem Paar von Statorspulen zuzuführen ist, leicht zu steuern.
Da zusätzlich die Gesamtspannungsvariation der reihengeschalteten Feldspulen innerhalb eines kurzen Bereichs begrenzt ist, kann ein relativ dünner Draht um jeden der Statorpole in einer großen Zahl von Windungen gewickelt sein. Dies kann einen Pegel des Feldstroms If reduzieren, der erforderlich ist, um einen gewünschten magnetischen Feldfluss zu erzeugen, was es möglich macht, den Felsstrom If durch den Transistor A89 mit einer relativ kleinen Stromkapazität anzupassen. Dies kann die Belastung jedes Transistors der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 reduzieren, die erforderlich ist, um einen magnetischen Fluss zu erzeugen, sodass die Stromkapazität der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 reduziert wird. Der Leistungsfaktor einer Leistung, die von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zuzuführen ist, kann mit anderen Worten verbessert sein.
Die Struktur eines Motorsystems, das aus dem Reluktanzmotor 110G und der Treibschaltung DD besteht, kann den Leistungsfaktor des Motorsystems verbessern, wenn das Motorsystem Leistung regeneriert oder als ein Leistungsgenerator verwendet ist.
Die in 19 dargestellten Feldspulen sind um jeweils die Statorpole gewickelt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt. Als jede der Feldspulen ist genauer gesagt eine konzentrierte Vollteilungswicklung verwendet.
Wie in 20 dargestellt ist, ist eine A-Phasen-Feldspule H71 und H74 in einem Schlitz A07 zwischen den Zähnen A06 und A01 und in einem Schlitz A0A zwischen den Zähnen A03 und A04 mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Ähnlicherweise ist eine B-Phasen-Feldspule H75 und H72 in einem Schlitz A09 zwischen den Zähnen A02 und A03 und in einem Schlitz A0C zwischen den Zähnen A05 und A06 mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Eine C-Phasen-Feldspule H75 und H72 ist zusätzlich in einem Schlitz A0B zwischen den Zähnen A04 und A05 und in einem Schlitz A08 zwischen den Zähnen A01 und A02 mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt.
Die Feldspulen H71 und H74, H75 und H72 und H73 und H76 sind durch Verbindungsdrähte vorzugsweise in Reihe geschaltet, derart, dass ein Feldstrom If durch jede der Feldspulen in einer gleichen Richtung fließt. Die in 21 dargestellte Treibschaltung DD kann den Feldstrom If den reihengeschalteten Feldspulen zuführen. Es sei bemerkt, dass, wenn die Feldspulen H71 und H74, H75 und H72 und H73 und H76 miteinander nicht verbunden sind, die Treibschaltung DD den Feldstrom If einzeln zu jeder der Feldspulen H71 und H74, H75 und H72 und H73 und H76 zuführen kann.
Jede der Feldspulen kann durch torusförmige Spulen gebildet sein, wobei ein Beispiel derselben in 14 dargestellt ist. Wenn die Feldspulen auf einen Doppelmotor angewendet sind, wobei ein Beispiel dessen in 15 dargestellt ist, kann jede Feldspule in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators S2 und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators S1 radial ausgerichtet damit abwechselnd gewickelt sein.
Wie im Vorhergehenden beschrieben und in 4 dargestellt ist, wird, um ein Drehmoment in einer gegebenen Drehungsrichtung zu erzeugen, während der Motor 110 in der gegebenen Drehungsrichtung gedreht wird, wenn ein ausgeprägter Pol des Rotors 2 damit startet, einem Statorpol des Statorkerns 4 zugewandt zu sein, ein Gleichstrom zugeführt, um durch jede von zwei positiven und negativen Statorwicklungen zu fließen, die in beiden Schlitzen des Statorkerns 4 angeordnet sind; diese Schlitze sind umfangsmäßig benachbart zu dem einen Statorpol. Die Richtung des Gleichstroms, der zu einer der zwei positiven und negativen Statorwicklungen zuzuführen ist, ist entgegengesetzt zu der des Gleichstroms, der zu der anderen der zwei Statorwicklungen zuzuführen ist.
Das heißt ein positiver Strom und ein negativer Strom werden abwechselnd zu umfangsmäßig ausgerichteten positiven und negativen Wicklungen zugeführt. Dies resultiert darin, dass ein positiver magnetischer Fluss und ein negativer magnetischer Fluss bei umfangsmäßig ausgerichteten Statorpolen abwechselnd induziert werden.
Die folgenden Merkmale sind wichtig, um die Vorteile jedes der Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1, die im Vorhergehenden dargelegt sind, zu erreichen:
Das erste Merkmal besteht darin, dass jeder Statorspule ein unidirektionaler Strom zugeführt wird.
Das zweite Merkmal besteht darin, dass die Richtung des unidirektionalen Stroms, der einer von zwei positiven und negativen Statorwicklungen zuzuführen ist, die bei beiden Umfangsseiten jedes Statorpols angeordnet sind, entgegensetzt zu derselben des unidirektionalen Stroms ist, der der anderen der zwei positiven und negativen Statorwicklungen zuzuführen ist. Dies bedeutet, dass der unidirektionale Strom, der durch eine positive oder negative Statorwicklung fließt, zu zwei Statorpolen, die umfangsmäßig benachbart zu der positiven oder der negativen Statorwicklung angeordnet sind, beiträgt, wenn der jeder der zwei Statorpole ein Drehmoment erzeugt. Das heißt jede positive oder negative Statorwicklung dient dazu, um entsprechende zwei Statorpole an beiden Umfangsseiten derselben zu erregen.
Das dritte Merkmal besteht darin, dass ein Schalten des unidirektionalen Stroms, der zu entweder einer positiven oder einer negativen Statorwicklung zuzuführen ist, zu einer anderen positiven oder negativen Statorwicklung in einer voreingestellten Reihenfolge abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 2 den Rotor 2 entweder vorwärts oder rückwärts kontinuierlich drehen kann, so wie in jeder Richtung verlangsamen kann. Ein Schalten des unidirektionalen Stroms, um entweder einer positiven oder negativen Statorwicklung zugeführt zu werden, zu einer anderen positiven oder negativen Statorwicklung in einer voreingestellten Reihenfolge abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 2 lässt mit anderen Worten zu, dass der Motor 2 mit einem Vier-Quadranten-Treiben getrieben wird.
Das vierte Merkmal besteht darin, dass jeder ausgeprägte Pol des Rotors 2 aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist und fähig ist, sowohl in Richtungen nach außen als auch nach innen magnetische Flüsse zu erzeugen. Dies lässt in jeder Richtung zu, dass eine magnetisch anziehende Kraft auf den Rotor 2 wirkt.
Zu dieser Zeit ist es, um eine positive oder negative Statorwicklung zu bedienen, um zwei Statorpole an den Umfangszeiten derselben zu erregen, notwendig, jede der Statorspulen mit einer Gleichstromleistungsquelle zu verbinden, um einen Gleichstrom, der jeder der Statorspulen zuzuführen ist, einzeln zu steuern.
Die einfachste Verbindung zum einzelnen Steuern eines Gleichstroms, der jede der Statorspulen zuzuführen ist, besteht darin, dass die Statorspulen über einzelne Transistoren mit der Gleichstromleistungsquelle verbunden sind, um dadurch eine Gleichspannung oder einen Gleichstrom an jede der Statorspulen einzeln anzulegen, wobei Beispiele davon in 2 und 3 dargestellt sind. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, reduziert jede der positiven oder negativen Statorwicklungen, die gemeinsam verwendet sind, um zwei Statorpole an jeder Ihrer Umfangsseiten zu erregen, nicht nur einen beträchtlichen Widerstand jeder Statorwicklung, sondern diese verwenden ferner einen Leistungstransistor gemeinsam, um so wohl die positiven als auch negativen Statorwicklungen jeder Statorspule zu erregen.
Die ersten bis vierten Merkmale lassen zu, dass ein Gleichstrom durch jede der Statorspulen zum Erregen derselben fließt, und lassen zu, dass der Gleichstrom für jede positive oder negative Statorwicklung gemeinsam verwendet wird, um unterschiedliche Statorpole zu erregen, sodass ein Leistungstransistor gemeinsam verwendet ist, um zwei Statorpole an beiden Umfangsseiten jeder positiven oder negativen Statorwicklung zu treiben.
Dies reduziert die Gesamtstromkapazität von allen Leistungstransistoren der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1, was es möglich macht, die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zu reduzieren.
Die Vorteile, die im Vorhergehenden dargelegt sind, machen es möglich, ein Motorsystem hinsichtlich seines Aufwands zu reduzieren, das besteht aus
mindestens einem der Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen; und
der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 oder einer erweiterten Mehrphasensteuerungsschaltung, die auf den Steuerungsvorrichtungen CC oder CC1 basiert. Es sei bemerkt, dass wie viel die Gesamtstromkapazität von allen Leistungstransistoren der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 oder einer erweiterten Mehrphasensteuerungsschaltung eines Motorsystems, das auf der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 basiert, reduziert wird, davon abhängt, welcher mindestens einer der Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen in dem Motorsystem eingebaut ist.
Der in 1B dargestellte Motor 110 hat Merkmale, dass zwei Statorspulen in den drei Statorspulen zu einer Erzeugung eines Drehmoments beitragen, und Leistung den zwei Statorspulen über unterschiedliche Wege in den Steuerungsvorrichtungen CC oder CC1 auf einmal zugeführt wird.
Bei dem in 123 dargestellten Drei-Phasen-Wechselrichter und einem dadurch zu steuernden Drei-Phasen-Wechselstrommotor ist im Gegensatz dazu die maximale Ausgangsleistung des Wechselrichters das Produkt einer Spannung der Gleichstrombatterie 84D und einer Stromkapazität eines Leistungstransistors, und eine Leistung wird auf einmal über lediglich einen Weg zwei Statorspulen zugeführt. Obwohl sechs Leistungstransistoren verwendet sind, kann mit anderen Worten lediglich ein Weg den Statorspulen Leistung zuführen.
Es sei bemerkt, dass bei einem Motorsystem, das aus mindestens einem der Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und ihren Modifikationen besteht, Leistung, wenn die Zahl M von Statorpolen relativ hoch ist, über drei oder mehr unterschiedliche Wege entsprechenden Statorspulen, die später beschrieben sind, zugeführt werden kann.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen können Gleich-Phasen-Statorspulen und/oder Gegen-Phasen-Statorspulen miteinander in Reihe geschaltet sein, derart, dass ein Strom, der durch jede der Gleich-Phasen-Statorspulen und/oder Gegen-Phasen-Statorspulen fließt, hinsichtlich der Richtung identisch zu demselben ist, der durch eine andere der Gleich-Phasen-Statorspulen und/oder Gegen-Phasen-Statorspulen fließt. Dies vereinfacht die Struktur einer Stromsteuerungseinrichtung, wie zum Beispiel der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1.
Bei dem in 10 dargestellten Acht-Pol-Motor können beispielsweise, da vier Gleich-Phasen-(positive A-Phasen-)Statorwicklungen, die um 360 elektrische Grad geteilt sind, in jeweiligen vier Schlitzen 121, 127, 12D und 12M angeordnet sind, die vier A-Phasen-Statorwicklungen miteinander in Reihe geschaltet sein. Ähnlicherweise können vier Gleich-Phasen-(positive B-Phasen-)Statorwicklungen, die um 360 elektrische Grad geteilt sind und in jeweiligen vier Schlitzen 123, 129, 12F und 12P angeordnet sind, miteinander in Reihe geschaltet sein, und vier Gleich-Phasen-(positive C-Phasen-)Statorwicklungen, die um 360 elektrische Grad geteilt sind und in jeweiligen vier Schlitzen 122, 128, 12E und 12N angeordnet sind, können miteinander in Reihe geschaltet sein.
Ähnlicherweise können vier Gleich-Phasen-(negative Ein-Phasen-)Statorwicklungen, die in jeweiligen vier Schlitzen angeordnet sind, miteinander in Reihe geschaltet sein. Vier Gleich-Phasen-(negative A-Phasen-)Statorwicklungen, die in jeweiligen vier Schlitzen 124, 12A, 12J und 12Q angeordnet sind, können beispielsweise miteinander in Reihe geschaltet sein. Die reihengeschalteten positiven Ein-Phasen-Statorwicklungen und die reihengeschalteten negativen Ein-Phasen-Statorwicklungen können miteinander in Reihe geschaltet sein, derart, dass ein Gleichstrom in einer gleichen Richtung fließt.
Als ein anderes Beispiel können bei einem Sechs-Pol-Motor drei Gleich-Phasen-Statorwicklungen für sowohl die A-, B- als auch C-Phase miteinander in Reihe geschaltet sein. Eine Stromsteuerungseinrichtung, die für sowohl die A-, B- als auch C-Phase einzeln vorbereitet ist, kann den drei Gleich-Phasen-Statorwicklungen für eine entsprechende A-, B- und C-Phase einen Gleichstrom einzeln zuführen.
Als ein weiteres Beispiel können bei dem Reluktanzmotor 110 die erste A-Phasen-Spule A41 und A42 und die zweite A-Phasen-Spule A47 und A48 in entgegengesetzter Phase zu der A-Phasen-Spule A41 und A42 durch einen Verbindungsdraht miteinander in Reihe geschaltet sein, derart, dass ein Gleichstrom durch die erste A-Phasen-Spule A41 und A42 und die zweite A-Phasen-Spule A47 und A48 in einer gleichen Richtung fließt.
Es sei bemerkt, dass, wenn der Motor 110 in der Gegenuhrzeigerrichtung (Vorwärtsrichtung) gedreht wird, um zu veranlassen, dass der Startpol A01 einen ausgeprägten Pol A0K des Rotors 2 zieht, ein Gleichstrom zugeführt wird, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0D positiv zu fließen, und gleichzeitig ein Gleichstrom zugeführt wird, um durch die negative C-Phasen-Wicklung A0E negativ zu fließen.
Um als Nächstes zu veranlassen, dass der Startpol A02 einen ausgeprägten Pol A0K des Rotors 2 zieht, wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung A0F positiv zu fließen, und ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die negative C-Phasen-Wicklung A0E negativ zu fließen, es wird jedoch kein Gleichstrom zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0D zu fließen.
Gleichströme, jeweils mit einem gleichen Pegel, können zugeführt werden, um durch jeweils die positive A-Phasen-Wicklung A0D und die negative C-Phasen-Wicklung A0E zu fließen. Gleichströme mit unterschiedlichen Pegeln können zusätzlich zugeführt werden, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0D bzw. die negative C-Phasen-Wicklung A0E zu fließen. Wenn Gleichströme zugeführt werden, um durch eine positive Ein-Phasen-Wicklung bzw. eine negative Andere-Phasen-Wicklung zu fließen, sind die Gleichströme hinsichtlich der Phase nicht identisch zueinander und in der Phase nicht entgegengesetzt zueinander.
Das heißt ein Ein-Phasen-Strom, wie zum Beispiel ein A-Phasen-Strom Ia, der einer positiven Ein-Phasen-Wicklung zuzuführen ist, wie zum Beispiel der positiven A-Phasen-Wicklung A0D, und ein Andere-Phasen-Strom, wie zum Beispiel C-Phasen-Strom Ic, der einer negativen Andere-Phasen-Wicklung zuzuführen ist, wie zum Beispiel der negativen C-Phasen-Wicklung A0E, die in der Drehungsrichtung benachbart zu der positiven Ein-Phasen-Wicklung ist, sind hinsichtlich der Phase zueinander unterschiedlich.
Ein Ein-Phasen-Strom, der einer positiven Ein-Phasen-Wicklung zuzuführen ist, und ein Andere-Phasen-Strom, der einer negativen Andere-Phasen-Wicklung, die in der Drehungsrichtung benachbart zu der positiven Ein-Phasen-Wicklung ist, sind insbesondere hinsichtlich der Phase zueinander unterschiedlich. Ein A-Phasen-Strom Ia, der der positiven A-Phasen-Wicklung A0D zuzuführen ist, und ein C-Phasen-Strom Ic, der der negativen C-Phasen-Wicklung A0E, die in der Drehungsrichtung benachbart zu der positiven A-Phasen-Wicklung A0D ist, zuzuführen ist, sind hinsichtlich der Phase zueinander unterschiedlich.
Bei jedem der in 1, 9, 14 und 15 dargestellten Reluktanzmotoren führt die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 den jeweiligen A-, B- und C-Phasen-Statorspulen den A-Phasen-Strom Ia, den B-Phasen-Strom Ib und den C-Phasen-Strom Ic zu, um dadurch den Rotor 2 drehbar zu treiben. Zu dieser Zeit kann jeder Statorspule über mindestens zwei unterschiedliche Stromzufuhrwege durch mindestens zwei Stromsteuerungseinrichtungen ein Gleichstrom gleichzeitig zugeführt werden.
Wenn beispielsweise bei jedem der in 1, 9, 14 und 15 dargestellten Reluktanzmotoren die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 durch die Steuerungsvorrichtung CC, CC1, CC2, die in 98, die später beschrieben ist, dargestellt ist, getrieben ist, kann Leistung jeder Statorspule über zwei unterschiedliche Wege zugeführt werden. Aus diesem Grund können zwei Stromsteuerungseinrichtungen jeder Statorspule eine Leistung zuführen, die durch das Produkt von zwei, der Stromkapazität eines Leistungstransistors und der Spannung einer Gleichstromleistungsquelle dargestellt ist. Im Vergleich zu dem in 123 dargestellten Drei-Phasen-Wechselstromwechselrichter, der Leistung zuführen kann, die durch das Produkt von eins, der Stromkapazität eines Leistungstransistors und der Spannung der Gleichstrombatterie 84D dargestellt ist, kann die Steuerungsvorrichtung CC, CC1 oder CC2 eine Leistung zuführen, die das Zweifache der Leistung ist, die von dem in 123 dargestellten Drei-Phasen-Wechselstromwechselrichter zugeführt werden kann.
Die Zufuhr eines Strom zu jeder Statorspule über mindestens zwei unterschiedliche Wege kann durch das erste und das zweite Merkmal eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder einer seiner Modifikationen eingerichtet sein.
Das heißt das erste Merkmal besteht darin, dass jeder Statorspule ein unidirektionaler Strom zugeführt wird.
Das zweite Merkmal besteht darin, dass die Richtung des unidirektionalen Stroms, der einer von zwei positiven und negativen Statorwicklungen zuzuführen ist, die auf beiden Umfangsseiten jedes Statorpols angeordnet sind, entgegengesetzt zu derselben des unidirektionalen Stroms ist, der der anderen der zwei positiven und negativen Statorwicklungen zuzuführen ist. Dies bedeutet, dass der unidirektionale Strom, der durch eine positive oder negative Statorwicklung fließt, in zwei Drehmomenterzeugungsmodi zwei Statorpole erregt, die umfangsmäßig benachbart zu der positiven oder negativen Statorwicklung angeordnet sind, wenn jeder der zwei Statorpole ein Drehmoment erzeugt. Das heißt jede positive oder negative Statorwicklung dient dazu, um entsprechende zwei Statorpole auf ihren beiden Umfangszeiten zu erregen.
Zu dem in 125 dargestellten geschalteten Reluktanzmotor kann beispielsweise ein Strom jeder Statorspule nicht gleichzeitig über zwei unterschiedliche Wege zugeführt werden. Ein Steuerungssystem, das mit dem geschalteten Reluktanzmotor und einer Steuerungsvorrichtung zum Treiben desselben ausgerüstet ist, kann somit die Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsschaltung nicht reduzieren. Die Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen unterscheiden sich von dem geschalteten Reluktanzmotor mindestens hinsichtlich eines Wicklungsverfahrens, eines Verbindungsdraht verbindenden Verfahrens, eines Statorspulen erregenden Verfahrens und eines Motortreibverfahrens deutlich.
Es gibt hinsichtlich der Motoreffizienz, der Motorgröße, des Motoraufwands der Steuerungsvorrichtungseffizienz, der Steuerungsvorrichtungsgröße und des Steuerungsvorrichtungsaufwands beträchtliche Unterschiede zwischen jedem der Motorsysteme gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen und einem Motorsystem, das auf dem geschalteten Reluktanzmotor basiert.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, können die in 19 dargestellten Feldspulen verwendet sein. Wie in 21 dargestellt ist, sind die Feldspulen miteinander derart in Reihe geschaltet, dass der Feldstrom If durch jede der Feldspulen in einer gleichen Richtung fließt. Dies dient jedem der Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen als ein Leistungsgenerator mit einer einfachen Struktur.
Ein Beispiel des Leistungsgenerators ist in 21 dargestellt. Ein Bezugszeichen A9L stellt die A-Phasen-Spule A0D und A0G dar, ein Bezugszeichen A9M stellt die B-Phasen-Spule A0F und A0J dar, und ein Bezugszeichen A9N stellt die C-Phasen-Spule A0H und A0E dar. Bezugszeichen A9H, A9J und A9K stellen gleichrichtende Dioden dar, deren Anoden jeweils mit einem Ende der A-, B- und C-Phasen-Spulen A9L, A9M und A9N verbunden sind. Das heißt die reihengeschaltete Spule A9L und Diode A9H, die reihengeschaltete Spule A9M und Diode A9J, und die reihengeschaltete Spule A9N und Diode A9K sind zueinander parallel geschaltet, um eine Parallelschaltung zu bilden.
Ein Bezugszeichen A9F stellt eine gleichrichtende Drosselspule mit einem Eingangsanschluss, mit dem ein gemeinsamer Anschluss, der mit den Kathoden der gleichrichtenden Dioden A9H, A9J und A9K verbunden ist, verbunden ist, dar. Bezugszeichen A9P, A9Q und A9R stellen eine Speicherungsvorrichtung, wie zum Beispiel einen Kondensator oder einer Batterie, eine Last bzw. eine Signalgemeinsamkeit dar. Ein Ausgangsanschluss der gleichrichtenden Spule A9F ist über einen Ausgangsanschluss A9G des Leistungsgenerators mit einem Ende der Last A9Q verbunden. Die anderen Enden der A-, B- und C-Phasen-Spulen A9L, A9M und A9N sind mit der Signalgemeinsamkeit A9R verbunden, und die Signalgemeinsamkeit A9R ist mit dem anderen Ende der Last A9Q verbunden. Der Kondensator A9P ist zu der Parallelschaltung und zu der Last A9Q parallel geschaltet.
Jede der Dioden A9H, A9J und A9K richtet entweder die positive oder negative Spannung, die über einer entsprechenden der Drei-Phasen-Spulen A9L, A9M und A9N induziert wird, gleich, um eine Gleichspannung zu erzeugen. Die erzeugte Gleichspannung wird durch die Drosselspule A9F und den Kondensator A9P geglättet. Ein Gleichstrom, der auf der Gleichspannung basiert, die durch die Drosselspule A9F und den Kondensator A9P geglättet wird, wird der Last A9G und einer anderen Vorrichtung zugeführt.
Anstelle der gleichrichtenden Dioden A9H, A9J und A9K können Schaltelemente, wie zum Beispiel IGBT, verwendet sein. Ein Schaltelement, wie zum Beispiel ein IGBT, kann zwischen dem Ausgangsanschluss der Drosselspule A9F und der Signalgemeinsamkeit A9R parallel zu dem Kondensator A9P hinzugefügt sein, und eine Diode kann zwischen der Drosselspule A9F und dem Kondensator A9P hinzugefügt sein. Die Drosselspule A9F, das hinzugefügte Schaltelement, die hinzugefügte Diode und der Kondensator A9P dienen als ein Gleich-zu-Gleich-Wandler zum Wandeln der durch den Leistungsgenerator (die Drei-Phasen-Spulen A9L, A9M und A9N) erzeugten Gleichspannung in eine Gleichspannung mit einem Pegel, der sich von einem Pegel der erzeugten Gleichspannung unterscheidet. Ein solcher Gleich-zu-Gleich-Wandler kann in einer hinteren Stufe des Kondensators A9P vorgesehen sein.
Eine Leistungserzeugung durch die Struktur des Reluktanzmotors 110G der in 19 dargestellt ist, ist im Folgenden beschrieben.
Während der Rotor 2 in der CCW gedreht wird, wird, wenn sich ein ausgeprägter Pol A0K des Rotors 2 direkt vor dem Statorpol A01 befindet, derselbe in der CCW weiter gedreht, sodass die gegenüberliegenden Bereiche zwischen dem einen ausgeprägten Pol A0K und dem Statorpol A01 reduziert sind. Wenn die gegenüberliegenden Bereiche zwischen dem einen ausgeprägten Pol A0K und dem anderen Statorpol A01 reduziert sind, wird eine Spannung über die A-Phasen-Statorspule A0D und A0G und über die C-Phasen-Statorspule A0H und A0E induziert, um die Reduzierung des magnetischen Flusses von dem Statorpol A04 zu dem Statorpol A01 zu verhindern. Die über der A-Phasen-Statorspule induzierte Spannung lässt zu, dass ein Strom durch die A-Phasen-Statorspule A0D und A0G fließt, und die über der C-Phasen-Statorspule induzierte Spannung lässt zu, dass ein Strom durch die C-Phasen-Statorspule A0H und A0E fließt. Die Leistungserzeugung für die Kombination des Statorpols A01, des einen Rotorpols A0k und der A- und C-Phasen-Statorspulen kann für die Kombination eines anderen Statorpols, des einen Rotorpols A0K und eines Paars von Zwei-Phasen-Statorspulen ähnlich eingerichtet sein.
Da der Strom, der durch den Motor 110G erzeugt wird, durch jede von Zwei-Phasen-Statorspulen in den Drei-Phasen-Statorspulen fließt, ist es möglich, die Leistungserzeugungseffizienz des Motors 110G zu erhöhen.
Bei Wechselstromgeneratoren, die als Leistungsgeneratoren für Motorfahrzeuge zu verwenden sind, ist es normalerweise erforderlich, dass dieselben innerhalb eines breiten Drehungsgeschwindigkeitsbereichs von beispielsweise 1.000 UpM bis 10.000 UpM eine Spannung innerhalb eines Bereichs von 12 V bis 14 V ausgeben; diese Span nung entspricht einer Spannung einer Batterie, die in den Motorfahrzeugen einzubauen ist. Um zusätzlich Aufwandseinsparerfordernissen zu genügen, ist es erforderlich, dass Wechselstromgeneratoren eine einfache Struktur haben.
Derzeit sind die meisten Wechselstromgeneratoren, die in verschiedenen Fahrzeugen auf der ganzen Welt zu verwenden sind, als Wechselstromgeneratoren eines Lundell-Typs entworfen. Ein Wechselstromgenerator eines Lundell-Typs weist genauer gesagt einen Rotor eines Lundell-Typs (Klauenpolrotor) auf, der mit einer Mehrzahl von umfangsmäßig ausgerichteten Klauenpolen mit regelmäßigen Teilungen und einer Gleichstromfeldspule versehen ist. Die Gleichstromfeldspule ist um eine axiale Richtung des Rotors konzentrisch gewickelt. Der Rotor ist ferner mit Schleifringen und Bürsten versehen, die konfiguriert sind, um elektrische Verbindungen zwischen der Feldspule und einer Leistungszufuhr (Batterie) zu liefern.
Bei dem Wechselstromgenerator eines Lundell-Typs, der im Vorgehenden beschrieben ist, ist ein Feldstrom durch die Schleifringe und die Bürsten an die Feldspule angelegt, während die Feldspule des Rotors basierend auf einem Drehmoment, das von einer Verbrennungsmaschine direkt oder indirekt angelegt ist, gedreht wird. In dieser Situation magnetisiert der Feldstrom, der durch die Feldspule strömt, die Klauenabschnitte derart, dass dieselben abwechselnde Nord- und Südpole werden. Die Drehung der abwechselnd magnetisierten Nord- und Südpole erzeugt magnetische Flüsse, und die erzeugten magnetischen Flüsse induzieren in einer Drei-Phasen-Statorspule eine Drei-Phasen-Wechselspannung. Die induzierte Drei-Phasen-Wechselspannung wird durch einen Satz von Dioden, die in eine Brückenkonfiguration geschaltet sind, vollwellengleichgerichtet, wodurch eine Gleichspannung (Ausgangsspannung) von 12 V erzeugt wird.
Solche Wechselstromgeneratoren haben die folgenden Probleme.
Das erste Problem ist auf die Reduzierung der Lebensdauer und Zuverlässigkeit von sowohl dem Schleifring als auch den Bürsten zurückzuführen, und das zweite Problem besteht darin, dass die Struktur des Rotors kompliziert ist. Das dritte Problem besteht darin, dass es schwierig ist, aufgrund der Struktur der Feldspule des Rotors eine hohe Leistung auszugeben, und das vierte Problem besteht darin, dass der Rotor bei hohen UpM aufgrund seiner Klauenpolstruktur verformt werden kann. Das fünfte Problem besteht darin, dass sich ein Luftzwischenraum zwischen dem Stator und dem Rotor über die Zeit erhöhen kann.
Ein Beispiel einer Funktionsstruktur der Steuerung C100 zum Steuern des Feldstroms If ist in 21 offenbart.
Die Steuerung CC weist genauer gesagt einen Addierer A9A, einen Kompensator A9B, einen Addierer A9C, einen Kompensator A9D und einen Treiber A9E auf.
Wenn die Ausgangsgleichspannung, die durch den Wechselstromgenerator (Motor 110G) erzeugt wird, und eine voreingestelite Zielgleichspannung, die erforderlich ist, um aus dem Wechselstromgenerator ausgegeben zu werden währen, in den Addierer A9A eingegeben werden, ist der Addierer A9A betriebsfähig, um die Abweichung der tatsächlich ausgegebenen Gleichspannung von der Zielgleichspannung zu berechnen.
Der Kompensator A9B ist betriebsfähig, um basierend auf der Abweichung einen ersten Befehlsfeldstrom basierend auf einem Proportionalverstärkungsterm und einem Integralverstärkungsterm eines Proportional-Integral-Rückkopplungsalgorithmus einzustellen.
Bei dem Proportional-Integral-Rückkopplungsalgorithmus wird der erste Befehlsfeldstrom basierend auf dem Proportionalverstärkungsterm und Integralverstärkungsterm ausgedrückt.
Der Proportionalverstärkungsterm für den ersten Befehlsfeldstrom trägt zu einer Änderung des zweiten Befehlsfeldstroms in Proportion zu der Abweichung bei. Der Integralverstärkungsterm ist proportional zu einem summierten Versatz von Momentanwerten der Abweichung über die Zeit, um den angesammelten Versatz (die stationäre Abweichung) über die Zeit auf null neu einzustellen.
Der Treiber A9E, der als ein Pulsbreitenmodulator dient, ist betriebsfähig, um basierend auf den zweiten Befehlsstrom, der durch den Kompensator A9D eingestellt wird, ein PWM-Signal, das heißt einen Pulszug, mit einem variablen Tastverhältnis zu erzeugen, um dadurch basierend auf dem Tastverhältnis den Transistor A89 ein- und auszuschalten. Das Ein- und Ausschalten des Transistors A89 basierend auf dem Tastverhältnis des PWM-Signals kann den Feldstrom If, der durch die reihengeschalteten Feldspulen fließt, and den zweiten Befehlsfeldstrom stabil und gleichmäßig anpassen.
Mit der Funktionsstruktur der Steuerung C100 ist es möglich, den Feldstrom If zu steuern, während die Ausgangsleistung, die durch den Wechselstromgenerator (Motor) 110G tatsächlich erzeugt wird, überwacht wird, um dadurch zuzulassen, dass der Wechselstromgenerator eine im Wesentlichen konstante Spannung innerhalb eines breiten Drehungsgeschwindigkeitsbereichs von beispielsweise 1.000 UpM bis 10.000 UpM erzeugt.
Da ein in 21 dargestelltes Wechselstromgeneratorsystem entworfen ist, um lediglich ein aktives Leistungselement (einen Leistungstransistor) A89 zu verwenden, ohne Bürsten und Schleifringe für einen Feldstrom zu verwenden, ist es möglich, das in 21 dargestellte Wechselstromgeneratorsystem mit einem niedrigen Aufwand zu implementieren. Da zusätzlich das in 21 dargestellte Wechselstromgeneratorsystem keine Bürsten und Schleifringe aufweist, ist es möglich, die Zuverlässigkeit des Wechselstromgeneratorsystems zu verbessern. Verschiedene Modifikationen oder Verformungen können auf jeden Teil des in 21 dargestellten Wechselstromgeneratorsystems angewandt sein.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann der in 19 dargestellte Motor 110G als Mehrpolmotoren, wie zum Beispiel Acht-Pol-Motoren (siehe beispielsweise 10), erweitert sein. Wechselstromgeneratoren, die auf den Mehrpolmotoren basieren, können ebenfalls vorgesehen werden. Bei jedem der Wechselstromgeneratoren, die auf dem Motor 110G oder einem der Mehrpolmotoren basieren, können die Statorspulen und die Feldspulen in dem Statorkern 4 vorgesehen sein. Dies vereinfacht die Struktur jedes der Wechselstromgeneratoren mit einer hohen Zuverlässigkeit. Der Grund, warum die Feldspulen in dem Statorkern 4 vorgesehen sein können und sie durch einen Gleichstrom erregt werden können, besteht darin, dass jeder der Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen durch einen unidirektionalen Strom getrieben ist, und ein magnetischer Fluss, der durch jeden der Statorpole geht, ein unidirektionaler magnetischer Fluss ist. Diese Merkmale sind für alle Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen spezifische Merkmale.
Im Gegensatz dazu sind bei herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselstromgeneratoren, um durch den Stator ein magnetisches Feld zu erzeugen, Drei-Phasen-Wechselströme erforderlich; dies kann verursachen, dass die Strukturen des herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselstromgenerators kompliziert werden und ihren Aufwand erhöhen.
Da die Statorspulen und die Feldspulen in dem Statorkern 4 vorgesehen sind, können die Ausgangsleistung und die Größe eines Wechselstromgeneratorsystems, das auf dem Motor 110G basiert, ohne weiteres erhöht werden. Da zusätzlich der Rotor 2 aus beispielsweise einer Mehrzahl von magnetischen Siliziumstahlblechen gebildet ist, ist der Rotor 2 robust. Dies macht es möglich, höhere UpM des Rotors 2 zu verwenden, ohne den Rotor 2 zu verformen, und den Luftzwischenraum zwischen dem Statorkern 4 und dem Rotor 2 bis zu einer Grenze zu reduzieren, die durch Ihre Zusammenbaugenauigkeiten definiert ist, was den Motor 110G beschleunigen und eine verbesserte Effizienz haben lässt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben, kann der Wechselstromgenerator (Motor 110G) gemäß der sechsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels die im Vorhergehenden erwähnten Beinah-Probleme, die durch die herkömmlichen Wechselstromgeneratoren eines Lundell-Typs verursacht werden, lösen.
Es sei bemerkt, dass jedes der Motorsysteme gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen in dem Regenerationsmodus getrieben ist, um dadurch selbst dann Leistung zu erzeugen, wenn keine Feldspulen in dem Statorkern 4, der in 19 dargestellt ist, vorgesehen sind. Das heißt die Betriebsvorgänge jedes der Motorsysteme gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen in dem Regenerationsmodus sind unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben. Die Betriebsvorgänge jedes der Motorsysteme gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen in dem Regenerationsmodus können aus dem Motorabschnitt (Statorkern 4 und Rotor 2) zu der Gleichstromleistungsquelle Energie regenerieren.
Als Nächstes ist im Folgenden eine siebte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
22 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110H gemäß der siebten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Zusätzlich zu der in 1B als eine Grundstruktur dargestellten Struktur des Motors 110 weist der Reluktanzmotor 110H gemäß der siebten Modifikation eine Mehrzahl von Permanentmagneten B07, B08, B09, B0A, B0B und B0C auf. Die Mehrzahl von Permanentmagneten B07, B08, B09, B0A, B0B und B0C ist an den inneren Oberflächen von Statorpolen B01, B02, B03, B04, B05 und B06, die den Statorpolen A01, A02, A03, A04, A05 bzw. A06 entsprechen, angebracht. Jeder der Mehrzahl von Permanentmagneten B07, B08, B09, B0A, B0B und B0C hat eine konkav umfangsmäßig gerundete Form mit einer Krümmung, die identisch zu derselben der inneren Oberfläche jedes der Statorpole B01, B02, B03, B04, B05 und B06 ist. Die Mehrzahl von Permanentmagneten B07, B08, B09, B0A, B0B und B0C berühren einander umfangsmäßig, um im Wesentlichen eine Ringform zu bilden.
Der Rotor ist derart angeordnet, dass sein äußerer Umfang einem inneren Umfang der ringförmigen Permanentmagnete B07, B08, B09, B0A, B0B und B0C mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 betriebsfähig, um der A-Phasen-Spule A0D und A0G in der Richtung, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben ist, einen A-Phasen-Gleich strom Ia zuzuführen, und der B-Phasen-Spule A0F und A0J in der Richtung, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben ist, einen B-Phasen-Gleichstrom Ib zuzuführen. Die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ist zusätzlich betriebsfähig, um der C-Phasen-Spule A0H und A0E in der Richtung, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben ist, einen C-Phasen-Gleichstrom Ic zuzuführen.
Eine Richtung eines magnetisch Flusses, der durch jeden der Permanentmagnete B07, B08, B09, B0A, B0B und B0C zu erzeugen ist, ist in 22 durch Bezugszeichen „N” und „S” dargestellt. Die Richtung eines magnetischen Flusses, der durch jeden der Permanentmagnete B07, B08, B09, B0A, B0B und B0C zu erzeugen ist, ist genauer gesagt an eine Richtung eines magnetischen Flusses, der durch einen entsprechenden Stator zu erzeugen ist, wenn zwei Statorwicklungen, die bei beiden Umfangsseiten desselben angeordnet sind, erregt werden, angeglichen.
Das heißt der Motor 110H ist derart entworfen, dass
jeder der Statorpole durch einen unidirektionalen Strom, der durch jede von zwei Phasen-Statorwicklungen, die sich an beiden Umfangsseiten eines entsprechenden der Statorpole befinden, fließt, erregt werden, um dadurch einen unidirektionalen magnetischen Fluss durch jeden erregten Statorpol zu erzeugen.
Der Entwurf des Motors 110H lässt zu, dass die Permanentmagnete B07, B08, B09, B0A, B0B und B0C an den Statorpolen B01, B02, B03, B04, B05 bzw. B06 angebracht sind.
Magnetische Flüsse in dem Motor 110H sind nicht vereinfacht, da es eine Mehrzahl von magnetischen Wegen darin gibt, und die magnetomotorische Kraft durch jeden Permanentmagneten und die durch jeden unidirektionalen Strom wirken auf den Rotor 2.
Wie in 22 dargestellt ist, werden, während der Rotor 2 in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, wenn ein ausgeprägter Pol des Rotors 2 beiden Permanentmagneten B07 und B0C zugewandt ist, vier magnetische Flüsse H11, H12, H13 und H14 induziert. Der magnetische Fluss H11 wird insbesondere von dem Statorpol B04 zu dem Statorpol B01 basierend auf den Permanentmagneten B0A und B07 induziert, und der magnetische Fluss H12 wird von dem Statorpol B02 zu dem Statorpol B05 basierend auf den Permanentmagneten B08 und B05 induziert. Der magnetische Fluss H13 wird basierend auf den Permanentmagneten B0C und B07 von dem Permanentmagnet B0C zu dem Permanentmagnet B07 zusätzlich induziert, und der magnetische Fluss H14 wird basierend auf den Permanentmagneten B0A und B09 von dem Permanentmagnet B0A zu dem Permanentmagnet B09 induziert.
Diese magnetischen Flüsse H11, H12, H13 und H14 werden abhängig von der Drehung des Rotors 2 geändert.
Wie durch die Gleichung (10) und dergleichen dargestellt ist, ist ein Drehmoment des Motors 110H proportional zu der Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr durch eine Ein-Phasen-Statorspule mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors 2 und einem Strom, der der Ein-Phasen-Statorspule zuzuführen ist.
Es sei betrachtet, in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, wenn sich der Rotor 2 bei der in 22 dargestellten Drehungsposition befindet.
Bei der Drehungsposition des Rotors 2, die in 22 dargestellt ist, wird die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors 2 ein höherer Wert, da der magnetische Fluss H11 mit einer Drehung des Rotors 2 erhöht wird.
Aus diesem Grund lässt die Zufuhr eines C-Phasen-Stroms Ic zu der C-Phasen-Spule A0H und A0E zu, dass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird. Es sei bemerkt, dass, da der magnetische Fluss H12 vor und nach der Drehungsposition des Ro tors 2, die in 22 dargestellt ist, unverändert ist, der magnetische Fluss H12 nicht zu der Erzeugung des Drehmoments in der CCW beiträgt.
Zu der Zeit der in 22 dargestellten Drehungsposition des Rotors 2 sei angenommen, dass eine Flussdichte in einem Abschnitt, bei dem jeder der Permanentmagnete einem entsprechenden ausgeprägten Pol des Rotors 2 zugewandt ist, eine konstante Flussdichte Bx wird. Es sei zusätzlich angenommen, dass ein magnetischer Fluss in einem Abschnitt, bei dem jeder der Permanentmagnete einem entsprechenden ausgeprägten Pol des Rotors 2 nicht zugewandt sind, null wird oder keinen Effekt auf die Betriebsvorgänge des Motors 110H hat.
Unter dieser Annahme ist eine Flussverkettung durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G vor und nach der Drehungsposition des Rotors 2, die in 22 dargestellt ist, unverändert. Dies liegt daran, dass, obwohl sich der magnetische Fluss H11 mit einer Drehung des Rotors 2 erhöht, jeder magnetische Fluss H13 und H14 mit einer Drehung des Rotors 2 reduziert wird, sodass die Erhöhung des magnetischen Flusses durch die Reduzierung jedes der magnetischen Flüsse H13 und H14 aufgehoben wird.
Dies resultiert darin, dass der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G fließt, zu der Erzeugung eines Drehmoments nicht beiträgt; diese Wirkung ist zu der Wirkung durch den A-Phasen-Strom Ia in dem Motor 110 nicht unterschiedlich.
Eine tatsächliche magnetische Schaltung ist jedoch in dem Motor 110H in einem Zustand gebildet, der sich von dem im Vorhergehenden dargelegten angenommenen Zustand unterscheidet. Aus diesem Grund lässt ein geeigneter Entwurf einer magnetischen Schaltung, die in dem Motor 110H gebildet ist, ein auf dem Motor 110H basierendes Motorsystem zu, um effiziente Charakteristiken zu erreichen; diese effizienten Charakteristiken demonstrieren ein höheres Drehmoment des Motors 110H, um dadurch die Stromkapazität von jedem der Leistungstransistoren der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zu reduzieren.
26 stellte eine charakteristische Kurve dar, die in einem grafischen Format ein Beispiel der Beziehung zwischen einer magnetischen Feldstärke H eines Permanentmagneten, der in dem Motor 110H zu verwenden ist, und einer Flussdichte B angibt.
Eine magnetische Flussdichte Br bei einem Betriebspunkt Bh auf der charakteristischen Kurve stellt eine remanente Flussdichte da, und eine magnetische Flussdichte B14 bei einem Betriebspunkt Br auf der charakteristischen Kurve stellt eine Entmagnetisierungsgrenze des Permanentmagneten dar.
Bei der siebten Modifikation ist beispielsweise der Motor 110H derart entworfen, dass eine Flussdichte bei einem Betriebspunkt Bk auf der charakteristischen Kurve, wenn ein Strom für jede Statorspule null ist, auf einen in 26 dargestellten Wert B12 eingestellt ist. Der Motor 110H ist ferner derart entworfen, dass der Betriebspunkt Bn auf der charakteristischen Kurve innerhalb eines Bereichs zwischen einem Betriebspunkt Br mit einer Flussdichte B13 und einem Betriebspunkt Bj mit einer Flussdichte B11 änderbar ist. Die Flussdichte B13 ist als höher als die Entmagnetisierungsgrenze B14 und niedriger als die Flussdichte B12 eingestellt, und die Flussdichte B11 ist höher als die Flussdichte B12 und niedriger als die remanente Flussdichte Br eingestellt.
Der im Vorhergehenden dargelegte Entwurf kann die Flussdichte von jedem der Permanentmagnete innerhalb des Bereichs zwischen der Flussdichte Br und der Flussdichte Bj ändern. Aus diesem Grund sind magnetischen Wirkungen in dem Motor 110H, um ein Drehmoment zu erzeugen, zu denselben, die im Vorhergehenden beschrieben sind, unterschiedlich.
Um in der CCW bei der Drehungsposition des Rotors 2, die in 22 dargestellt ist, ein Drehmoment zu erzeugen, wird insbesondere ein A-Phasen-Strom Ia mit einem voreingestellten Pegel zugeführt, um durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein C-Phasen-Strom Ic mit dem gleichen voreingestellten Pegel zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E zu fließen. Dies verursacht, dass eine magnetomotorische Kraft auf jeden der Permanentmagnete B07 und B0A in einer Richtung wirkt, in der basierend auf jedem der Permanentmagnete B07 und B0A ein magnetischer Fluss erhöht wird. Dies erhöht bei dem Betriebspunkt Bk auf der charakteristischen Kurve die Flussdichte B12 jedes der Permanentmagnete B07 und B0A bis hoch zu der Flussdichte B11 desselben bei dem Betriebspunkt Bj auf seiner charakteristischen Kurve.
Der Betriebspunkt Bk von jedem der verbleibenden Permanentmagnete B08, B09, B0B und B0C auf seiner charakteristischen Kurve wird im Gegensatz dazu unverändert gehalten, da keine magnetomotorische Kraft auf jeden der verbleibenden Permanentmagnete B08, B09, B0B und B0C wirkt.
Zu dieser Zeit erhöht sich mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors 2 die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr des magnetischen Flusses All proportional zu der erhöhten Flussdichte B11 des Betriebspunktes Bj. Dies erhöht ein Drehmoment, das durch den C-Phasen-Strom Ic, der zugeführt wird, um durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E zu fließen, erzeugt wird, und erzeugt durch einen A-Phasen-Strom Ia, der zugeführt wird, um durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G zu fließen, ein Drehmoment; dieses Drehmoment ist proportional zu der Abweichung der Flussdichte B11 von der Flussdichte B12.
Wenn zusätzlich der C-Phasen-Strom Ic höher als der A-Phasen-Strom Ia ist, wird proportional zu der Abweichung (Ic – Ia) des C-Phasen-Stroms Ic von dem A-Phasen-Strom Ia eine magnetomotorische Kraft erzeugt, sodass basierend auf den Permanentmagneten B09 und B0C eine Flussdichte gedämpft wird. Dies reduziert bei dem Betriebspunkt BK auf seiner charakteristischen Kurve bis hoch zu der Flussdichte B13 desselben bei dem Betriebspunkt Bm auf seiner charakteristischen Kurve die Flussdichte B12 von jedem der Permanentmagnete B09 und B0C. Dies verursacht, dass sich ein Drehmoment, das auf dem A-Phasen-Strom Ia basiert, durch die Reduzierung der Flussdichte von jedem der Permanentmagnete B09 und B0C erhöht.
Zu dieser Zeit ist ein Drehmoment Tc, das durch den C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E fließt, erzeugt wird, proportional zu der Summe (B11 + B12) der Flussdichte B11 und der Flussdichte B13 in der charakteristischen Kurve ist. Zusätzlich ist ein Drehmoment Ta, das durch den A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G fließt, erzeugt wird, proportional zu der Abweichung (B11 – B13) der Flussdichte B13 jedes der Permanentmagnete B09 und B0C von der Flussdichte B11 jedes der Permanentmagnete B0A und B07.
Der in 22 dargestellte Motor 110H erreicht insbesondere das erste Merkmal, das es zulässt, dass die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 den Motor 110H treibt, um dadurch die Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zu reduzieren. Der Motor 110H erreicht das zweite Merkmal, dass das Hinzufügen der Permanentmagnete B07 bis B0C die charakteristische Strom-Drehmoment-Kurve Trm, die durch den in 1B dargestellten Motor 110 erhalten wird, bis hoch zu der charakteristischen Strom-Drehmoment-Kurve Tspm (siehe 5) erhöht und verbessert. Wenn insbesondere der Motor 110H als ein winziger Motor entworfen ist, ist es möglich, das Drehmoment in einem Bereich eines niedrigen Stroms (siehe 5) bemerkenswert zu verbessern.
Sowohl der A-Phasen-Strom Ia, der B-Phasen-Strom Ib als auch der C-Phasen-Strom Ic entsprechen zusätzlich dem sogenannten Drehmomentstrom, und die Permanentmagnete B07 bis B0C lassen zu, dass die Zahl von Windungen jeder der Drei-Phasen-Statorspulen reduziert ist. Dies reduziert die Induktivität von jeder der Drei-Phasen-Statorspulen, sodass das Ansprechvermögen jedes Phasenstroms und die Steuerbarkeit des Motors 110G verbessert sind.
Bei der Struktur des Motors 110H kann ein negativer B-Phasen-Strom(-Ib) zugeführt werden, um durch die positive B-Phasen-Wicklung A0F aus dem Papier von 22 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Kreuzes) negativ zu fließen, und um durch die negative B-Phasen-Wicklung A0J in das Papier von 22 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Punktes) positiv zu fließen. Dies kann den magnetischen Fluss H11, um dadurch ein Drehmoment zu erhöhen, erhöhen. Der Motor 110H, der in 22 dargestellt ist, kann durch den in 123 dargestellten Drei-Phasen- Wechselstromwechselrichter unter der Bedingung getrieben werden, dass die Drei-Phasen-Spulen miteinander in eine Sternkonfiguration geschaltet sind.
Eine achte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
23 stellt ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110I gemäß der achten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels schematisch dar.
Zusätzlich zu der in 1B als eine Grundstruktur dargestellten Struktur des Motors 110 weist der Reluktanzmotor 110I gemäß der achten Modifikation eine Mehrzahl von Permanentmagneten F67, F68, F69, F6A, F6B und F6C auf. Die Mehrzahl von Permanentmagneten F67, F68, F69, F6A, F6B und F6C ist an den inneren Oberflächen der Statorpole F61, F62, F63, F64, F65 und F66, die jeweils den Statorpolen A01, A02, A03, A04, A05 und A06 entsprechen, angebracht. Jeder der Mehrzahl von Permanentmagneten F67, F68, F69, F6A, F6B und F6C hat eine konkave umfangsmäßig gerundete Form mit einer Krümmung, die identisch zu derselben der inneren Oberfläche jedes der Statorpole F61, F62, F63, F64, F65 und F66 ist.
Der Rotor 2 ist derart angeordnet, dass sein äußerer Umfang einen inneren Umfang des Statorkerns mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt.
Der Einfluss eines unidirektionalen Stroms, der jeder der Drei-Phasen-Spulen zuzuführen ist, auf die charakteristische Kurve jedes der Permanentmagnete F61 bis F6A ist im Wesentlichen identisch zu demselben bei dem in 22 dargestellten Reluktanzmotor 110H.
Eine Richtung eines magnetischen Flusses, der durch jeden der Permanentmagneten F67, F68, F69, F6A, F6B und F6C zu erzeugen ist, ist durch Bezugszeichen „N” und „S” in 23 dargestellt. Die Richtung eines durch jeden der Permanentmagnete F67, F68, F69, F6A, F6B und F6C zu erzeugenden magnetischen Flusses ist an eine Richtung eines magnetischen Flusses, der durch einen entsprechenden einen Statorpol zu erzeugen ist, angeglichen, wenn zwei Statorwicklungen, die bei beiden Umfangsseiten desselben angeordnet sind, erregt werden.
Wie in 23 dargestellt ist, werden, während der Rotor 2 in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, wenn ein ausgeprägter Pol des Rotors 2 einem Raum zwischen den Permanentmagneten S67 und S6C zugewandt ist, zwei magnetische Flüsse H15 und H16 induziert. Der magnetische Fluss H15 wird genauer gesagt basierend auf den Permanentmagneten F6A und F67 von dem Statorpol F64 zu dem Statorpol F61 induziert, und der magnetischen Fluss H16 wird basierend auf den Permanentmagneten F68 und F6B von dem Statorpol F62 zu dem Statorpol F65 induziert. Diese magnetischen Flüsse H15 und H16 werden abhängig von der Drehung des Rotors 2 geändert.
Um in der CCW ein Drehmoment bei der Drehungsposition des in 23 dargestellten Rotors 2 zu erzeugen, wird ein A-Phasen-Strom Ia mit einem voreingestellten Pegel zugeführt, um durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein C-Phasen-Strom Ic mit dem gleichen voreingestellten Pegel zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E zu fließen. Dies verursacht, dass eine magnetomotorische Kraft den magnetischen Fluss H15 erhöht, während der magnetische Fluss H16 unverändert gehalten wird.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist ein Drehmoment proportional zu der Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr durch eine Statorwicklung mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors 2.
Bei der Drehungsposition des Rotors 2, die in 23 dargestellt ist, ist eine Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H15 durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G basiert, positiv, und eine Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H16 durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G basiert, ist negativ. Die Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H15 durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G basiert, ist mit anderen Worten hinsichtlich der Richtung entgegengesetzt zu der Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H16 durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G basiert.
Wenn der Rotor 2 in der CCW bei der Drehungsposition des Rotors 2, die in 23 dargestellt ist, gedreht wird, erhöht sich die positive Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H15 durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G basiert, da sich ein ausgeprägter Pol A0K des Rotors 2 dem Statorpol F61 nähert. Die stellt dar, dass die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G, die auf dem magnetischen Fluss H15 basiert, mit der Änderung der Drehungsposition des Rotors 2 erhöht wird.
Wenn im Gegensatz dazu der Rotor 2 in der CCW bei der Drehungsposition des Rotors 2, die in 23 dargestellt ist, gedreht wird, wird die negative Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H16 durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G basiert, reduziert, da ein ausgeprägter Pol A0K des Rotors 2 von dem Statorpol F62 wegkommt. Dies stellt dar, dass die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G, die auf dem magnetischen Fluss H16 basiert, mit der Änderung der Drehungsposition des Rotors 2 ebenfalls erhöht wird.
Ein Drehmoment Ta, das durch den A-Phasen-Strom Ia erzeugt wird, der durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G fließt, ist somit proportional zu der Summe der Flussdichte B11 von jedem der Permanentmagnete S6A und F67 und der Flussdichte B13 von jedem der Permanentmagnete F68 und F6B.
Bei der Drehungsposition des Rotors 2, die in 23 dargestellt ist, ist zusätzlich eine Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H15 durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E basiert, positiv, und eine Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H16 durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E basiert, ist positiv. Die Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H15 durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E basiert, ist mit anderen Worten bezüglich der Richtung identisch zu der Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H16 durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E basiert.
Wenn der Rotor 2 in der CCW bei der Drehungsposition des Rotors 2, die in 23 dargestellt ist, gedreht wird, erhöht sich die positive Flussverkettung, die auf dem magnetisch Fluss H15 durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E basiert, da sich ein ausgeprägter Pol A0K des Rotors 2 dem Statorpol F61 nähert. Dies stellt dar, dass sich die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E, die auf dem magnetischen Fluss H15 basiert, mit der Änderung der Drehungsposition des Rotors 2 erhöht.
Wenn der Rotor 2 im Gegensatz dazu in der CCW bei der Drehungsposition des Rotors 2, die in 23 dargestellt ist, gedreht wird, wird die positive Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss H16 durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E basiert, reduziert, da ein ausgeprägter Pol A0K des Rotors 2 von dem Statorpol F62 wegkommt. Dies stellt dar, dass die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E, die auf dem magnetischen Fluss H16 basiert, mit der Änderung der Drehungsposition des Rotors 2 reduziert wird.
Ein Drehmoment Tc, das durch den C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E fließt, erzeugt wird, ist somit proportional zu der Abweichung (B11 – B13) der Flussdichte B13 von der Flussdichte B11 in der charakteristischen Kurve.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist das Verhältnis zwischen dem Drehmoment Ta, das auf dem A-Phasen-Strom Ia basiert, und dem Drehmoment Tc, das auf dem C-Phasen-Strom Ic basiert, in dem Reluktanzmotor 110H, der in 22 dargestellt ist, entgegengesetzt zu demselben zwischen dem Drehmoment Ta, das auf dem A-Phasen-Strom Ia basiert, und dem Drehmoment Tc, das auf dem C-Phasen-Strom Ic basiert, in dem Reluktanzmotor 110I, der in 23 dargestellt ist.
Um das Merkmal zu nutzen, kann ein Doppelmotor derart entworfen sein, dass der Motor 110H und der Motor 110I koaxial angeordnet sind. Dies kann das Gleichgewicht zwischen dem A-Phasen-Strom Ia und dem C-Phasen-Strom Ic verbessern. Bei dem Doppelmotor kann eine gleiche Statorwicklung in der axialen Richtung der Rotoren gewickelt sein, um jede Phasenstatorspule von jedem der Motoren 110H und 110I zu bilden. Die Verbesserung des Gleichgewichts zwischen dem A-Phasen-Strom Ia und dem C-Phasen-Strom Ic kann die Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 reduzieren.
Bei der Struktur des Motors 110I kann ein negativer B-Phasen-Strom(-Ib) zugeführt werden, um durch die positive B-Phasen-Wicklung A0F aus dem Papier von 23 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Kreuzes) negativ zu fließen, und um durch die negative B-Phasen-Wicklung A0J in das Papier von 23 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Punktes) positiv zu fließen. Dies kann den magnetischen Fluss H11 erhöhen, um dadurch ein Drehmoment zu erhöhen. Der Motor 110H, der in 23 dargestellt ist, kann durch den in 123 dargestellten herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselstromwechselrichter unter der Bedingung getrieben sein, dass die Drei-Phasen-Spulen miteinander in eine Sternkonfiguration geschaltet sind.
Bei den Reluktanzmotoren 110H und 110I, die in 22 und 23 dargestellt sind, kann zusätzlich eine Änderung der Konfiguration jedes der Permanentmagnete, die an den inneren Umfangen der Statorpole angebracht sind, verschiedene charakteristische Strom-Drehmoment-Kurven innerhalb des Bereichs von der Kurve Trm und der Kurve Tspm, die in 5 dargestellt sind, erreichen.
Ein magnetisches Glied, das aus einem Permanentmagneten und einem weichmagnetischen Material zusammengesetzt ist, kann an der inneren Oberfläche jedes Statorpols des Stators angebracht sein. Auf das Verhältnis des Permanentmagneten zu dem weichmagnetischen Material ist als „Rspm” Bezug genommen. Das heißt, wenn das Verhältnis Rspm auf 1 (100%) eingestellt ist, ist ein magnetisches Glied, das aus lediglich einem Permanentmagneten zusammengesetzt ist, an der inneren Oberfläche jedes Statorpols des Stators angebracht. Wenn das Verhältnis Rspm auf 0,5 (50%) eingestellt ist, ist ein magnetisches Glied, das aus einem Permanentmagneten und einem weichmagnetischen Material zusammengesetzt ist, an der inneren Oberfläche jedes Statorpols des Stators angebracht. Wenn das Verhältnis Rspm auf 0 (0%) eingestellt ist, ist kein magnetisches Glied an der inneren Oberfläche jedes Statorpols des Stators angebracht (siehe 1B).
Eine Änderung des Verhältnisses Rspm von 0 (0%) auf 1 (100%) kann verschiedene charakteristische Strom-Drehmoment-Kurven innerhalb des Bereichs von der Kurve Trm und der Kurve Tspm, die in 5 dargestellt sind, erreichen.
Eine neunte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
24 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110J gemäß der neunten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Ein zwischen dem Reluktanzmotor 110J und dem Reluktanzmotor 110H unterschiedlicher Punkt besteht darin, dass der in 9 dargestellte Rotor 11E mit zwei ausgeprägten Polen anstelle des Rotors 2 mit vier ausgeprägten Polen, der in 22 dargestellt ist, verwendet ist. Die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels jedes der ausgeprägten Pole des Rotors 11E ist auf 60 elektrische Grad eingestellt.
Wie in 24 dargestellt ist, werden, während der Rotor 11E in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, wenn ein ausgeprägter P01 des Rotors 11E beiden Permanentmagneten B07 und B0C zugewandt ist, drei magnetische Flüsse H16, H17 und H18 induziert. Der magnetische Fluss H16 wird insbesondere basierend auf den Permanentmagneten B0A und B07 von dem Statorpol B04 zu dem Statorpol B01 induziert, und der magnetische Fluss H16 wird basierend auf den Permanentmagneten B0C und B07 von dem Permanentmagnet B0C zu dem Permanentmagnet B07 induziert. Der magnetische Fluss H17 wird zusätzlich basierend auf den Permanentmagneten B0A und B09 von dem Permanentmagnet B0A zu dem Permanentmagnet B09 induziert.
Diese magnetischen Flüsse H15, H16 und H17 werden abhängig von der Drehung des Rotors 11E geändert.
Um in der CCW bei der Drehungsposition des Rotors 11E, die in 24 dargestellt ist, ein Drehmoment zu erzeugen, wird ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E zu fließen.
Dies verursacht, dass eine magnetomotorische Kraft den magnetischen Fluss H15 erhöht, um dadurch eine magnetisch anziehende Kraft zu erzeugen. Die magnetisch anziehende Kraft zieht jeden der ausgeprägten Pole des Rotors 11E hin zu einem entsprechenden der Statorpole B01 und B04, um dadurch in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen.
Wenn danach der Rotor 11E in der CCW-Richtung gedreht wird, sodass sich der eine ausgeprägte Pol des Rotors 11E direkt vor dem Permanentmagnet B07 befindet, wird ein B-Phasen-Strom Ib zugeführt, um durch die B-Phasen-Spule A0F und A0J zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E zu fließen.
Dies verursacht, dass sich eine magnetomotorische Kraft einen magnetischen Fluss (nicht gezeigt), der auf den Permanentmagneten B08 und B0B von dem Permanentmagnet B08 zu dem Permanentmagnet B0B basiert, erhöht, um dadurch eine magnetisch anziehende Kraft zu erzeugen. Die magnetisch anziehende Kraft zieht jeden der ausgeprägten Pole des Rotors 11E hin zu einem entsprechenden der Statorpole B05 und B02, um dadurch in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen.
Das heißt, wie bei der in 9 bis 12 dargestellten ersten Modifikation erreicht ein Schalten der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 11E unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 11E kontinuierlich zu drehen. Während der Rotor 11E bei 360 Grad gedreht wird, wird die Richtung des magnetischen Flusses 6-mal umgekehrt. Da ein gleicher ausgeprägter Pol des Rotors 11E durch sechs Statorpole des Stators 4 in einer gleichen Richtung aufeinanderfolgend gezogen wird, sodass der Rotor 11E in der gleichen Richtung gedreht wird, wird der Motor 110J auf die gleiche Art und Weise wie Synchronmotoren getrieben.
Ein selektives Zuführen eines Ein-Phasen-Gleichstroms zu einer Phase der Drei-Phasen-Statorspulen lässt zu, dass ein Drehmoment aufeinanderfolgend in einer voreingestellten Richtung erzeugt wird. Ein selektives Zuführen von Zwei-Phasen-Gleichströmen zu entsprechenden Zwei-Phasen-Statorpolspulen in den Drei-Phasen-Statorspulen lässt ferner zu, dass ein Drehmoment in einer voreingestellten Richtung aufeinanderfolgend erzeugt wird.
Bei der Struktur des Motors 110J kann ein negativer B-Phasen-Strom(-Ib) zugeführt werden, um durch die positive B-Phasen-Wicklung A0F aus dem Papier von 24 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Kreuzes) negativ zu fließen und durch die negative B-Phasen-Wicklung A0J in das Papier von 24 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Punktes) positiv zu fließen. Dies lässt zu, dass der negative B-Phasen-Strom zu der Erzeugung eines Drehmoments beiträgt.
Der Motor 110J, der in 24 dargestellt ist, erreicht das erste Merkmal, das zulässt, dass die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 den Motor 110J treibt, und dadurch die Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zu reduzieren. Der Motor 110J erreicht das zweite Merkmal, dass das Hinzufügen der Permanentmagnete B07 bis B0C die charakteristische Strom-Drehmoment-Kurve Trm, die durch den in 1B dargestellten Motor 110 erhalten wird, hoch zu der charakteristischen Strom-Drehmoment-Kurve Tspm (siehe 5) erhöht und steigert. Wenn insbesondere der Motor 110J als ein winziger Motor entworfen ist, ist es möglich, ein Drehmoment in einem niedrigen Strombereich bemerkenswert zu verbessern (siehe 5).
Als eine Modifikation des Reluktanzmotors 110J ist ein Reluktanzmotor 110K in 25 dargestellt.
Der Reluktanzmotor 110K weist eine Mehrzahl von Permanentmagneten F67, F68, F69, F6A, F6B und F6C, die der Mehrzahl von Permanentmagneten B07, B08, B09, B0A, B0B bzw. B0C entsprechen, auf. Jeder der Permanentmagnete F67, F68, F69, F6A, F6B und F6C hat eine konkav umfangsmäßig gerundete Form mit einer Krümmung, die identisch zu derselben der inneren Oberfläche jedes der Statorpole F61, F62, F63, F64, F65 und F66, die den Statorpolen B01, B02, B03, B04, B05 und B06 entsprechen, hat.
Die Mehrzahl von Permanentmagneten F67, F68, F69, F6A, F6B und F6C ist an den inneren Oberflächen von Statorpolen F61, F62, F63, F64, F65 bzw. F66 angebracht, derart, dass dieselben in regelmäßigen Intervallen umfangsmäßig separiert sind.
Andere Elemente des Reluktanzmotors 110K sind identisch zu denselben des Reluktanzmotors 110J und daher sind dieselben in der Beschreibung weggelassen. Elektromagnetische Wirkungen des Motors 110K sind zusätzlich ferner identisch zu denselben des Motors 110J, und daher sind dieselben in der Beschreibung weggelassen.
Bei jedem der Reluktanzmotoren 110H, 110I, 110K und 110J kann die Form von jedem der Statorpole und/oder jedem der ausgeprägten Rotorpole zu einer von verschiedenen Formen verformt sein.
Wie bei den Reluktanzmotoren 110H und 110I in den in 24 und 25 dargestellten Reluktanzmotoren 110J und 110K kann eine Änderung der Konfiguration jedes der Permanentmagnete, die an den inneren Umfangen der Statorpole angebracht sind, verschiedene charakteristische Strom-Drehmoment-Kurven innerhalb des Bereichs von der Kurve Trm und der Kurve Tspm die in 5 dargestellt sind, erreichen.
Bei jedem der Reluktanzmotoren 110H, 110I, 110K und 110J kann jeder der Permanentmagnete, die im Vorhergehenden dargelegt sind, in einem entsprechenden der Statorpole, was später beschrieben ist, eingebettet sein.
Wie im Vorhergehenden beschreiben, ist, können verschiedene Modifikationen auf die Reluktanzmotoren 110H, 110I, 110K und 110J angewendet sein. Die Form jedes Statorpols, jedes Permanentmagneten und/oder jedes Rotorpols kann insbesondere hinsichtlich des Drehmoments, des Rastdrehmoments und/oder der Drehmomentwelligkeiten frei entworfen sein.
Angesichts eines Drehmoments kann die Umfangsbreite der inneren Oberfläche des Statorpols, die der inneren Oberfläche jedes Permanentmagneten und/oder die der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols geändert sein, um die magnetischen Charakteristiken jedes der Motoren 110H, 110I, 110K und 110J beträchtlich zu ändern.
Die Umfangsbreite der inneren Oberfläche jedes Permanentmagneten kann beispielsweise auf 30 elektrische Grad wie bei dem Motor 110 geschmälert sein. Um ein Rastdrehmoment an jedem der Ränder zwischen benachbarten Permanentmagneten zu reduzieren, kann jeder der Ränder eine konkav gleichmäßig gerundete Form haben. Um die Drehmomentwelligkeiten zu reduzieren, können beide Umfangsenden des Innenseitenendes jedes Permanentmagneten in der Form einer Walze gleichmäßig gerundet sein. Sowohl der Stator als auch der Rotor können abgeschrägt sein. Die äußere Oberfläche von jedem der ausgeprägten Rotorpole kann in der Form einer Walze konvex gleichmäßig gerundet sein. Jeder der Statorpole, jeder der Permanentmagnete und/oder jeder der ausgeprägten Rotorpole kann in mindestens der radialen Richtung, der Umfangsrichtung oder der axialen Richtung des Rotors verformt sein.
Um eine Beschädigung jedes der Permanentmagnete zu verhindern, kann ein Material mit einer niedrigen magnetischen Permeabilität, wie zum Beispiel ein Harz, auf die innere Oberfläche des Statorkerns beschichtet sein. Jede der Statorspulen von jedem der Reluktanzmotoren 110H, 110I, 110K und 110J kann unter Verwendung des Wicklungsverfahrens, das in 14 dargestellt ist oder das in 15 dargestellt ist, gewickelt sein.
Die Reluktanzmotoren 110H, 110I, 110K und 110J können als Mehrpol-Reluktanzmotoren verformt sein. Wie später beschrieben ist, können verschiedene MSKR-Motoren erreicht werden. Verschiedene magnetische Charakteristiken sind für Motoren abhängig von ihren Anwendungen erforderlich. Wenn unterschiedliche magnetische Charakteristiken für einen Reluktanzmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel abhängig von seiner Drehungsgeschwindigkeit erforderlich sind, kann der Reluktanzmotor derart entworfen sein, dass die Zahl von ausgeprägten Rotorpolen abhängig von seiner Drehungsgeschwindigkeit durch eine andere Kraft oder eine elektrische Betätigungsvorrichtung in Zusammenarbeit mit einem mechanischen Glied änderbar ist.
Bei jedem der Motoren 110H, 110I, 110K und 110J wirkt eine Entmagnetisierung jedes Permanentmagneten in einer Richtung, um magnetische Flüsse zu erhöhen. Da der Rotor robust ist, ist es möglich, einen Luftzwischenraum zwischen dem Stator und dem Rotor zu senken, was zulässt, dass jeder Permanentmagnet mit einer dünnen Dicke verwendet wird. Dies kann jeden der Motoren 110H, 110I, 110K und 110J hinsichtlich des Aufwands reduzieren. Um eine Entmagnetisierung jedes Permanentmagneten aufgrund einer ungeeigneten Steuerung eines Motors zu verhindern, kann jeder Permanentmagnet derart entworfen sein, dass derselbe durch eine entsprechende Ein-Phasen-Wicklung magnetisiert werden kann. Unter einer ordnungsgemäßen Steuerung eines Motors wird jeder der Permanentmagnete nicht entmagnetisiert.
Bei jedem der Motoren 110H, 110I, 110K und 110J lässt, während der Rotor gedreht wird, eine Änderung des Betrags von jedem der Permanentmagnete zu, dass eine Feldschwächungssteuerung und eine Steuerung einer konstanten Ausgangsleistung ausgeführt werden. Das heißt jeder der Permanentmagneten kann derart entworfen sein, dass dieser ohne weiteres entmagnetisiert oder weiter magnetisiert wird. In diesem Fall können zusätzlich zu NdFeB-Magneten, die jeweils eine sehr hohe magnetische Feldstärke H haben, für jeden der Permanentmagnete Alnico-Magnete verwendet sein.
Als Nächstes ist im Folgenden eine zehnte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
27 stellt ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110L gemäß der zehnten Modifikationen des ersten Ausführungsbeispiels schematisch dar.
Im Vergleich zu der in 1B dargestellten Struktur des Motors 110 hat jeder der Statorpole B17, B18, B19, B1A, B1B und B1C, die den jeweiligen Statorpolen A01, A02, A03, A04, A05 und A06 entsprechen, eine längere radiale Höhe (Länge) als jeder der Statorpole A01, A02, A03, A04, A05 und A06.
Zusätzlich zu der Struktur des Motors 110, der in 1B als eine Grundstruktur dargestellt ist, weist der Reluktanzmotor 110L eine Mehrzahl von Permanentmagneten B11, B12, B13, B14, B15 und B16 auf. Die Mehrzahl von Permanentmagneten B11, B12, B13, B14, B15 und B16 ist in den Statorpolen B17, B18, B19, B1A, B1B bzw. B1C eingebettet. Jeder der Mehrzahl von Permanentmagneten B11, B12, B13, B14, B15 und B16 hat eine konkave umfangsmäßig gerundete Form mit einer Krümmung, die identisch zu derselben der inneren Oberfläche jedes der Statorpole B17, B18, B19, B1A, B1B bzw. B1C ist.
Wie das erste Ausführungsbeispiel ist die Steuerungsvorrichtung CC und CC1 betriebsfähig, um der A-Phasen-Spule A0D und A0G in der Richtung, die durch das umkreiste Kreuz und dem umkreisten Punkt angegeben ist, einen A-Phasen-Gleichstrom Ia zuzuführen, und der B-Phasen-Spule A0F und A0J in der Richtung, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben ist, einen B-Phasen-Gleichstrom Ib zuzuführen. Die Steuerungsvorrichtung CC und CC1 ist zusätzlich betriebsfähig, um der C-Phasen-Spule A0H und A0E in der Richtung, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben ist, einen C-Phasen-Gleichstrom Ic zuzuführen.
Eine Richtung eines magnetischen Flusses, der durch jeden der Permanentmagnete B11, B12, B13, B14, B15 und B16 zu erzeugen ist, ist in 27 durch Bezugszeichen „N” und „S” dargestellt. Die Richtung eines durch jeden der Permanentmagnete B11, B12, B13, B14, B15 und B16 zu erzeugenden magnetischen Flusses ist genauer gesagt an die Richtung eines magnetischen Flusses angeglichen, der durch einen entsprechenden Statorpol zu erzeugen ist, wenn zwei Statorwicklungen, die auf seinen beiden Umfangsseiten angeordnet sind, erregt werden.
Es sei bemerkt, dass die Umfangsbreite jedes Statorpols und jedes Permanentmagneten kürzer oder länger sein kann als in 27 dargestellt ist.
Die Struktur des Reluktanzmotors 110L kann magnetische Charakteristiken des Stators zwischen den magnetischen Charakteristiken jedes Permanentmagneten und jenen eines weichmagnetischen Materials erreichen, das verwendet ist, um den Statorkern (jeden Zahn) zu bilden. Die magnetischen Charakteristiken, die für die Statorpole erforderlich sind, unterscheiden sich abhängig von den Anwendungen des Motors 110L.
Wenn beispielsweise ein hohes Drehmoment während niedriger UpM des Motors 110L erforderlich ist, ist die Flussdichte jedes Statorpols wünschenswert als höher als der Bereich der Flussdichten von Seltenerdmagneten eingestellt. Die Flussdichte von jedem Statorpol ist mit anderen Worten erwünscht als annähernd 2,0 [T] nahe der Sättigungsflussdichte des weichmagnetischen Materials eingestellt, das zu verwenden ist, um den Statorkern (jeden Zahn) zu bilden. Wenn ein Material einer hohen Flussdichte, wie zum Beispiel eine Permendur-Legierung, verwendet ist, um den Statorkern (jeden Zahn) zu bilden, kann die Flussdichte jedes Statorpols eingestellt sein, um annähernd 2,5 [T] zu sein.
Um eine Feldschwächungssteuerung für den Motor 110L auszuführen, um dadurch den Rotor 2 bei hohen UpM zu drehen, kann im Gegensatz dazu die Flussdichte der inneren Oberfläche jedes Statorpols vorzugsweise eingestellt sein, um annähernd 0,5 [T] oder kleiner zu sein, während kein Statorphasenstrom durch jede Statorspule fließt.
Wenn der Rotor 2 derart positioniert ist, dass ein ausgeprägter Pol A0K des Rotors 2 damit startet, dem Statorpol B17, der in 27 dargestellt ist, zugewandt zu sein, werden drei magnetische Flüsse B1D, B1E und B1F induziert. Der magnetische Fluss wird genauer gesagt basierend auf den Permanentmagneten B14 und B11 von dem Statorpol B1A zu dem Statorpol B17 induziert, und der magnetische Fluss B1E wird basierend auf den Permanentmagneten B16 und B13 von dem Statorpol B1C zu dem Statorpol B1E induziert. Der magnetische Fluss B1F wird zusätzlich basierend auf den Permanentmagneten B18 und B15 von dem Statorpol B18 zu dem Statorpol B1B induziert.
Um in der CCW bei der Drehungsposition des Rotors 2, die in 27 dargestellt ist, ein Drehmoment zu erzeugen, wird ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E zu fließen. Dies verursacht, dass eine magnetomotorische Kraft den magnetischen Fluss BID erhöht, um dadurch eine magnetisch anziehende Kraft zu erzeugen. Die magnetische anziehende Kraft zieht jeden der ausgeprägten Pole des Rotors 2 hin zu einem entsprechenden der Statorpole B1D und B1A, um dadurch in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen.
Zu dieser Zeit ist es wünschenswert, jeden der magnetischen Flüsse B1E und B1F so niedrig wie möglich zu reduzieren. Dies kann nicht nur ein Drehmoment in der CW reduzieren, sondern ferner eine Spannung über der C-Phasen-Spule erhöhen.
Das heißt eine Spannung, die über der C-Phasen-Spule induziert wird, ist durch einen Wert der Summe der Rate einer Änderung des magnetischen Flusses B1D über der Zeit und der einer Änderung des magnetischen Flusses B1F über der Zeit dargestellt, da die Rate einer Änderung des magnetischen Flusses B1F im Wesentlichen null ist. Die Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss B1F durch die C-Phasen-Spule basiert, ist entgegengesetzt zu der positiv gerichteten Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss B1D dadurch basiert, gerichtet. Aus diesem Grund wird, je mehr die negative Flussverkettung, die auf dem magnetischen Fluss B1F basiert, reduziert wird, umso mehr die Spannung über der C-Phasen-Spule erhöht.
Die Reduzierung der Flussdichte, die auf dem magnetischen Fluss B1F bei der inneren Oberfläche jedes Statorpols basiert, kann zusätzlich den Statorspulen Leistung zuführen, während die Spannung über der A-Phasen-Spule und dieselbe über der C-Phasen-Spule mehr ins Gleichgewicht gebracht werden. Eine Erhöhung des Gleichgewichts zwischen den Spannungen über den jeweiligen Drei-Phasen-Spulen trägt zu der Reduzierung der Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 aufgrund der im Vorhergehenden bestimmten Spannungsgrenze der Gleichstromleistungsquelle und jedes Leistungstransistors bei. Angesichts eines Spannungsgleichgewichts ist es zusätzlich wünschenswert, dass der A-Phasen-Strom Ia hinsichtlich des Pegels höher als der C-Phasen-Strom Ic ist, da man einen Vorteil eines Reduzierens des magnetischen Flusses B1F erreicht.
Bei der Struktur des Motors 110L kann ein negativer C-Phasen-Strom(-Ic) zugeführt werden, um durch die positive C-Phasen-Wicklung A0H aus dem Papier von 27 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Kreuzes) negativ zu fließen, und durch die negative C-Phasen-Wicklung A0E in das Papier von 27 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Punktes) positiv zu fließen. Dies kann ein zu erzeugendes Drehmoment erhöhen, was später beschrieben ist. Der negative C-Phasen-Strom(-Ic) kann ein Vorteil eines Erzeugen einer magnetomotorischen Kraft erreichen, die die magnetischen Flüsse B1E und B1F reduziert.
Sowohl (a), (b) als auch (c) von 28 stellen jeweils einen Statorpol des Motors 110L dar. (a) von 28 stellt umfangsmäßig geteilte zwei Permanentmagnete dar, die in jedem Statorpol bei einem weichmagnetischen Abschnitt dazwischen eingebettet sind, und (b) von 28 stellt umfangsmäßig geteilte drei Permanentmagnete, die in jedem Statorpol bei einem weichmagnetischen Abschnitt darunter eingebettet sind, dar. (c) von 28 stellt axial geteilte mehrere Permanentmagnete dar, die in jedem Statorpol bei weichmagnetischen Abschnitten darunter eingebettet sind. Dies kann den Betrag des magnetischen Flusses jedes Statorpols frei entwerfen und auswählen. Umfangsmäßig geteilte mehrere Permanentmagnete können in jedem Statorpol bei weichmagnetischen Abschnitten darunter eingebettet sein. Die Länge jeder Teilung zwischen solchen geteilten Permanentmagneten kann frei eingestellt sein.
(a), (b), (c) und (d) von 29 stellen verschiedene Anordnungen und Formen von mindestens einem Permanentmagneten, der in jedem Statorpol des Motors 110L eingebettet ist, dar. Jeder Statorpol 110K kann mit mindestens einem Schlitz versehen sein, in dem mindestens ein Permanentmagnet eingebettet ist.
Eine Bestimmung der Richtung des mindestens einen Schlitzes lässt zu, dass der mindestens eine Permanentmagnet, der in dem mindesten einen Schlitz eingebettet ist, eine gewünschte Richtung eines magnetischen Flusses, der durch den mindestens einen Permanentmagnet erzeugt wird, einstellt.
Als eine Modifikation des Reluktanzmotors 110L ist ein Reluktanzmotor 110M in 30 dargestellt.
Zusätzlich zu der Struktur des Motors 110, der in der 1B als eine Grundstruktur dargestellt ist, weist der Reluktanzmotor 110M eine Mehrzahl von Permanentmagneten F91, F92, F93, F94, F95 und F96 auf. Die Mehrzahl von Permanentmagneten F91, F92, F93, F94, F95 und F96 ist in dem Rückjoch BY eingebettet.
Die Permanentmagnete F91, F92, F93, F94, F95 und F96 sind so umfangsmäßig in dem Rückjoch BY mit regelmäßigen Teilungen angeordnet, um mit den positiven oder negativen Statorwicklungen A0E, A0F, A0G, A0H, A0J bzw. A0D radial ausgerichtet zu sein.
Eine Richtung eines magnetischen Flusses, der durch jeden der Permanentmagnete F91, F92, F93, F94, F95 und F96 zu erzeugen ist, ist durch Bezugszeichen „N” und „S” in 30 dargestellt. Die Richtung eines magnetischen Flusses, der durch jeden der Permanentmagnete F91, F92, F93, F94, F95 und F96 zu erzeugen ist, ist an eine Richtung eines magnetischen Flusses, der durch einen Strom, der durch eine entsprechende eine positive oder negative Statorwicklung fließt, erzeugt wird, angeglichen.
Betriebsvorgänge der Reluktanzmotoren 110L und 110N sind im Wesentlichen identisch zu denselben eines Reluktanzmotors 110N, der im Folgenden beschrieben ist, und daher sind dieselben als Betriebsvorgänge des Reluktanzmotors 110N beschrieben.
Eine elfte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
(a), (b), (c) und (d) von 31 stellen schematisch ein Beispiel der Struktur des Reluktanzmotors 110N gemäß der elften Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des Motors 110A, der in 9 als eine Grundstruktur dargestellt ist, weist der Reluktanzmotor 110N eine Mehrzahl von Permanentmagneten G71, G72, G73, G74, G75 und G76 auf.
Die Mehrzahl von Permanentmagneten G71, G72, G73, G74, G75 und G76 ist in dem Rückjoch BY eingebettet.
Die Permanentmagnete G71, G72, G73, G74, G75 und G76 sind in den Statorpolen 117, 118, 119, 11A, 11B bzw. 11C eingebettet. Jeder der Mehrzahl von Permanentmagneten G71, G72, G73, G74, G75 und G76 ist bei einem Umfangende eines entsprechenden einen Statorpols angeordnet, um zu einer entsprechenden einen positiven oder negativen Statorwicklung nahe zu sein.
Wie das erste Ausführungsbeispiel ist die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 betriebsfähig um der A-Phasen-Spule A0D und A0G in der Richtung, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt dargestellt ist, einen A-Phasen-Gleichstrom Ia zuzuführen, und der B-Phasen-Spule A0F und A0J in der Richtung, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben ist, einen B-Phasen-Gleichstrom Ib zu zuführen. Die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ist zusätzlich betriebsfähig, um der C-Phasen-Spule A0H und A0E in der Richtung, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben ist, einen C-Phasen-Gleichstrom Ic zuzuführen.
Eine Richtung eines durch jeden der Permanentmagnete G71, G72, G73, G74, G75 und G76 zu erzeugenden magnetischen Flusses ist durch Bezugszeichen „N” und „S” in 31 dargestellt. Die Richtung eines durch jeden der Permanentmagnete G71, G72, G73, G74, G75 und G76 zu erzeugenden magnetischen Flusses ist genauer gesagt an eine Richtung eines durch einen entsprechenden einen Statorpol zu erzeugenden magnetischen Flusses angeglichen, wenn zwei Statorwicklungen, die auf beiden Umfangsseiten desselben angeordnet sind, erregt werden.
Bei dem Reluktanzmotor 110N ist die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels jedes ausgeprägten Pols des Rotors 11E auf 75 elektrische Grad eingestellt. Beide Enden der äußeren Oberfläche jedes der ausgeprägten Pole des Rotors 11E sind gerundet.
Abhängig von der Anwendung ist es wünschenswert, dass mindestens einer der Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen eine Funktion eines raschen Erhöhens und Reduzierens eines Stroms, der jeder Phasenspule zugeführt wird, hat, und dadurch den Rotor 11E mit höheren UpM drehen zu lassen oder ein Drehmoment sicherzustellen. Es ist ferner wünschenswert, dass mindestens einer der Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen eine Funktion eines Glättens der Variationen der radial anziehenden Kraft hat, um dadurch eine Vibration und ein Geräusch mindestens eines Reluktanzmotors zu reduzieren.
Der Reluktanzmotor 110N ist entworfen, um die Wünsche zu erfüllen.
Es sei nun betrachtet, dass der Motor 110N in der CCW ein Drehmoment erzeugt, um den Rotor 11E in der CCW zu drehen. Die Betriebsvorgänge des Motors 110N, der in der CCW gedreht wird, und dieselben des Motors 110N, der in der CW gedreht wird, unterscheiden sich strukturell voneinander. Wenn der Motor 110N in elektrischen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen eingebaut ist, ist das, wie der Motor 110N verwendet wird, zwischen dem, wenn der Motor 110N in der CCW gedreht wird, und dem, wenn derselbe in der CW gedreht wird unterschiedlich. Wenn der Motor 110N in Verdichtern für Luftkonditionierer eingebaut ist, lässt der Verdichter den Motor 110N lediglich in einer Richtung drehen, um dadurch unter Verwendung des Motors 110N verschiedene Arbeiten auszuführen.
Wenn sich der Rotor 11E derzeit bei dem Drehungswinkel θr befindet, der in (a) von 31 dargestellt ist, ist ein ausgeprägter Pol des Rotors 11E dem Statorpol G7A zugewandt, und der andere ausgeprägte Pol ist dem Statorpol G7D zugewandt.
Zu dieser Zeit wird ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung 111 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen, und durch die negative A-Phase-Wicklung 114 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen. Ein C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung 115 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen, und um durch die negative C-Phasen-Wicklung 112 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, erregen von dem Statorpol G7B zu dem Statorpol G78 einen magnetischen Fluss G7E, der in (a) von 31 durch einen dicken Pfeil dargestellt ist. Der induzierte magnetische Fluss G7E zwischen dem Statorpol G7B und einem ausgeprägten Pol des Rotors 11E und zwischen dem Statorpol G78 und dem anderen ausgeprägten Pol verursacht eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt ein Drehmoment in der CCW, um den Rotor 11E in der CCW zu drehen.
Zu dieser Zeit werden, wenn der A-Phasen-Strom Ia und der C-Phasen-Strom Ic hinsichtlich des Pegels zueinander identisch sind, keine magnetischen Flüsse G7D und G7A erzeugt, da magnetomotorische Kräfte, die auf den Strömen Ia und Ic basieren, aufgehoben werden. Zwischen den Permanentmagneten G71 und G74 wird jedoch ein magnetischer Fluss G7F erzeugt. Der magnetische Fluss G7F trägt nicht dazu bei, ein Drehmoment zu erzeugen.
Wenn sich danach der Rotor 11E derzeit bei dem Drehungswinkel θr, der in (b) von 31 dargestellt ist, befindet, ist der eine ausgeprägte Pol des Rotors 11E kontinuierlich dem Statorpol G7A zugewandt und der andere ausgeprägte Pol ist dem Statorpol G7D zugewandt.
Zu dieser Zeit wird der A-Phasen-Strom Ia kontinuierlich zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung 111 positiv zu fließen und durch die negative A-Phasen-Wicklung 114 negativ zu fließen. Der C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig kontinuierlich zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung 115 positiv zu fließen und durch die negative C-Phasen-Wicklung 112 negativ zu fließen.
Auf die gleiche Art und Weise wie der Rotor 11E, der sich bei der Drehungsposition θr, die in (a) von 31 dargestellt ist, befindet, erregt der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, von dem Statorpol G7B zu dem Statorpol G78 den magnetischen Fluss G7E, der in (b) von 31 dargestellt ist.
Der induzierte magnetische Fluss G7E verursacht zwischen dem Statorpol G7B und dem einen ausgeprägten Pol des Rotors 11E und zwischen den Statorpol G78 und dem anderen ausgeprägten Pol die magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein Drehmoment, um den Rotor 11E in der CCW zu drehen. Der magnetische Fluss G7F wird zusätzlich erzeugt; dieser magnetische Fluss G7F trägt nicht dazu bei, ein Drehmoment zu erzeugen.
Wenn sich danach der Rotor 11E derzeit bei dem Drehungswinkel θr, der in (c) von 31 dargestellt ist, befindet, ist der eine ausgeprägte Pol des Rotors 11E sowohl dem Statorpol G7A als auch dem Statorpol G7B kontinuierlich zugewandt, und der andere ausgeprägte Pol ist dem Statorpol G7D und dem Statorpol G7E zugewandt.
Zu dieser Zeit wird der A-Phasen-Strom Ia kontinuierlich zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung 111 positiv zu fließen, und um durch die negative A-Phasen-Wicklung 114 negativ zu fließen. Der C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig kontinuierlich zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung 115 positiv zu fließen, und durch die negative C-Phasen-Wicklung 112 negativ zu fließen.
Auf die gleiche Art und Weise wie der Rotor 11E, der sich bei der Drehungsposition θr, die in (a) von 31 dargestellt ist, befindet, erregt der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, von dem Statorpol G7B zu dem Statorpol G78 den magnetischen Fluss G7E, der in (c) von 31 dargestellt ist.
Der induzierte magnetische Fluss G7E verursacht zwischen dem Statorpol G7B und dem einen ausgeprägten Pol des Rotors 11E und zwischen dem Statorpol G78 und dem anderen ausgeprägten Pol die magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein Drehmoment, um den Rotor 11E in der CCW zu drehen.
Während der Rotor 11E mit hohen UpM gedreht wird, ist es notwendig, den A-Phasen-Strom Ia bei der Drehungsposition θr des Rotors 11E, die in (a) von 31 dargestellt ist, zu reduzieren. Zu dieser Zeit wird der magnetische Fluss G7F zwischen den Permanentmagneten G71 und G74 erzeugt. Es wird zusätzlich damit gestartet, zwischen den Permanentmagneten G75 und G72 einen magnetischen Fluss G7G zu erzeugen.
Wenn sich danach der Rotor 11E derzeit bei dem Drehungswinkel θr, der in (d) von 31 dargestellt ist, befindet, ist der eine ausgeprägte Pol des Rotors 11E dem Statorpol G7B kontinuierlich zugewandt, und der andere ausgeprägte Pol ist dem Statorpol G78 zugewandt.
Zu dieser Zeit wird der A-Phasen-Strom Ia reduziert, um null zu erreichen, und ein B-Phasen-Strom Ib wird zugeführt, um durch die positive B-Phase-Wicklung 113 positiv zu fließen, und um durch die negative B-Phasen-Wicklung 116 negativ zu fließen.
Der B-Phasen-Strom Ib der durch die B-Phasen-Wicklungen fließt, erregt von dem Statorpol G79 zu dem Statorpol G7C den magnetischen Fluss G7H, der in (d) von 31 dargestellt ist. Zu dieser Zeit werden der magnetische Fluss G7F, der auf den Permanentmagneten G71 und G74 basiert, und der magnetische Fluss G7G, der auf den Permanentmagneten G75 und G72 basiert, erzeugt.
Da der A-Phasen-Strom Ia von der Situation (c) von 31 zu (d) von 31 rasch reduziert wird, ist es notwendig, basierend auf dem magnetischen Fluss G7E zu der Gleichstromleistungsquelle der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 magnetische Energie zu regenerieren, jedoch nicht notwendig, basierend auf den Permanentmagneten G72 und G75 eine magnetische Flussenergie zu regenerieren. In der Situation (b) von 11 ist es im Gegensatz dazu notwendig, die gesamte magnetische Energie, die auf magnetischen Flüssen, die durch den Statorpol 17 gehen, basiert, zu regenerieren. Im Vergleich zu der in (b) von 11 dargestellten Regeneration ist es möglich, die regenerative Energie durch den magnetischen Fluss, der auf den Permanentmagneten G72 und G75 basiert, zu reduzieren, sodass die Reduzierungszeit des A-Phasen-Stroms Ia verkürzt wird: Das heißt die Permanentmagnete G72 und G75 können die Belastung reduzieren, die erforderlich ist, um die erregte magnetische Energie zu reduzieren.
Während die in (c) von 31 dargestellte Situationen zu der in (d) von 31 dargestellten Situation geändert wird, ist die radial anziehende Kraft zwischen dem Stator und dem Rotor 11E selbst dann größer als null, wenn sowohl der A- als auch der C-Phasen-Strom rasch reduzierte werden. Dies liegt daran, dass der magnetische Fluss G7F, der auf den Permanentmagneten G71 und G72 basiert, und der magnetische Fluss G7G, der auf den Permanentmagneten G75 und G72 basiert, verbleiben. Im Gegensatz dazu wird in (b) von 11, wenn sowohl der A- als auch C-Phasen-Strom rasch reduziert werden, die radial anziehende Kraft im Wesentlichen null.
Im Vergleich zu der in (b) 11 dargestellten Situation reduzieren, während die in (c) von 31 dargestellte Situation zu der in (d) von 31 dargestellten Situation geändert wird, die Permanentmagnete G71, G74, G75 und G72 die Variationen der radial anziehenden Kraft. In (d) von 31 können zusätzlich die Variationen des A-Phasen-Stroms Ia gleichmäßig innerhalb eines Bereichs über null ausreichend angepasst werden, um die Variationen der radial anziehenden Kraft zu reduzieren.
Die Betriebsvorgänge des Motors 110N sind innerhalb eines Bereichs eines elektrischen Winkels von 60 Grad von der der Situation (a) zu der Situation (d) in 31 beschrieben, diese Betriebsvorgänge des Motors 110N werden jedoch wiederholt, um dadurch den Rotor 11E kontinuierlich zu drehen.
Es sei bemerkt, dass im Hinblick auf die Form jedes im Vorhergehenden beschriebenen Permanentmagneten einige der Permanentmagnete hinsichtlich der Dicke größer als die verbleibenden derselben sein können; dies macht die magnetischen Charakteristiken einiger der Permanentmagnete und jene der verbleibenden der Permanentmagnete unterschiedlich. Als Permanentmagnete können Seltenerdmagnete, Gussmag nete, Ferritmagnete oder Bindungsmagnete derselben gemäß dem Zweck eines Verwendens des Motors 110N verwendet sein. Ein Seltenerdmagnet mit einer ausreichenden Dicke, der als einige der Permanentmagnete verwendet ist, übt beispielsweise immer Charakteristiken einer hohen Flussdichte aus. Die Flussdichte des verbleibenden Teils der Permanentmagnete kann durch Ändern eines Stroms zum Erregen desselben variabel angepasst sein.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann zusätzlich eine Anpassung eines Strom, der den Drei-Phasen-Spulen während der Motor läuft zuzuführen ist, die Permanentmagnete entmagnetisieren oder weiter magnetisieren.
Wie in einigen der Zeichnungen dargestellt ist, hat jeder der Permanentmagnete in seinem lateralen Querschnitt eine im Wesentlichen rechtwinklige Form, derselbe kann jedoch in seinem lateralen Querschnitt jede Form, wie zum Beispiel eine dreieckige Form oder eine Trapezform, haben.
Die elektromagnetischen Wirkungen, die auf einem Permanentmagneten, der an der inneren Oberfläche eines Statorpols angebracht ist, basieren, und jene, die auf einem Permanentmagneten, der in dem gleichen Statorpol eingebettet ist, basieren, sind unter der Bedingung, dass der weichmagnetische Abschnitt zwischen dem eingebetteten Permanentmagneten und der inneren Oberfläche des Statorpols sehr dünn ist, ähnlich zueinander.
Eine zwölfte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
32 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 1100 gemäß der zwölften Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des in 1B dargestellten Motors 110 entsprechen sechs Statorpole (die Zahl M ist sechs) G31, G32, G33, G34, G35 und G36 den Statorpolen A01, A02, A03, A04, A05 bzw. A06.
Als ein zwischen dem Motor 110 und dem Motor 1100 unterschiedlicher Punkt ist der Motor 1100 mit einem Zehn-Pol-Rotor G3M (die Zahl K ist zehn) versehen.
Der Rotor hat genauer gesagt eine im Wesentlichen ringförmige Form und ist an seinem äußeren Umfang mit zehn Permanentmagneten versehen, wobei einige durch G3D, G3R, G3L, G3S dargestellt sind. Die zehn Permanentmagnete berühren einander umfangsmäßig, um im Wesentlichen eine Ringform zu bilden.
Der Statorkern 4 ist angeordnet, und zu der Mittenachse des Rotors G3M koaxial zu sein, und sein innerer Umfang liegt dem äußeren Umfang des Rotors G3M mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüber.
Ein innerer Magnetpol, der durch jeden der Permanentmagnete G3D, G3R, G3L, G3S, ... zu erzeugen ist, ist in 32 durch Bezugszeichen „N” und „S” dargestellt. Wenn der innere Magnetpol, der durch einen Permanentmagneten erzeugt ist, ein N-Pol ist, ist der äußere Magnetpol des Permanentmagneten ein S-Pol, und wenn der innere Magnetpol, der durch einen Permanentmagneten erzeugt wird, ein S-Pol ist, ist der äußere Magnetpol des Permanentmagneten ein N-Pol.
(a), (b), (c) von 32 stellen dies Situationen dar, bei denen der Rotor G3M in der CCW in dieser Reihenfolge gedreht wird.
Bei (a) von 32 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch eine positive A-Phasen-Wicklung G37 positiv zu fließen, die einer Wicklung A0D entspricht, und durch eine negative A-Phasen-Wicklung G38 negativ zu fließen, die einer Wicklung A0G entspricht. Ein C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig zugeführt, um durch eine positive C-Phasen-Wicklung G3B, die einer Wicklung A0H entspricht, positiv zu fließen, und durch eine negative C-Phasen-Wicklung G3C, die einer Wicklung A0E entspricht, negativ zu fließen.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Spule fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Spule fließt, erregen die Statorpole G31 und G34, sodass magnetomotorische Kräfte, die durch Pfeile in den Statorpolen G31 bzw. G34 dargestellt sind, erzeugt werden.
Dies zieht den Permanentmagnet G3D in der CCW hin zu dem Statorpol G31 und zieht gleichzeitig den Permanentmagnet G3L in der CCW hin zu dem Statorpol G34.
Jeder der Permanentmagnete G3R und G3S stößt gleichzeitig einen entsprechenden der Statorpole G31 und G34 ab, sodass in der Gegenuhrzeigerrichtung ein Drehmoment erzeugt wird.
Es sei bemerkt, dass, um in der Uhrzeigerrichtung ein Drehmoment zu erzeugen, in der in (a) von 32 dargestellten Situation A-Phasen-Strom Ia zugeführt wird, um durch die positive A-Phasen-Wicklung G37 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Kreuzes) negativ zu fließen, und durch die negative A-Phasen-Wicklung G38 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Punktes) positiv zu fließen. Dies erregt den Statorpol G31, um eine magnetomotorische Kraft zu erzeugen, die durch die umgekehrte Richtung des Pfeils in dem Statorpol G31 dargestellt ist, und erregt den Statorpol G34, um eine magnetomotorische Kraft zu erzeugen, die durch die umgekehrte Richtung des Pfeils in dem Statorpol G34 dargestellt ist.
Dies zieht den Permanentmagnete G3R in der Uhrzeigerrichtung CW hin zu dem Statorpol G31 und zieht gleichzeitig den Permanentmagnet G3S in der CW hin zu dem Statorpol G34.
In der Situation (a) in 32 ist es somit möglich, in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen.
In (b) von 32 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein B-Phasen-Strom Ib zugeführt, um durch eine positive B-Phasen-Wicklung G39, die einer Wicklung A0F entspricht, positiv zu fließen, und durch eine negative B-Phasen-Wick lung G3A, die einer Wicklung A0J entspricht, negativ zu fließen. Der C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung G3B positiv zu fließen und durch die negative C-Phasen-Wicklung G3C negativ zu fließen.
Der B-Phasen-Strom Ib, der durch die B-Phasen-Spule fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Spule fließt, erregen die Statorpole G32 und G35, sodass magnetomotorische Kräfte, die durch Pfeile in den Statorpolen G32 bzw. G35 dargestellt sind, erzeugt werden.
Dies zieht in der CCW den Permanentmagnet G3E hin zu dem Statorpol G32, und zieht gleichzeitig in der CCW den Permanentmagnet G3F hin zu dem Statorpol G35.
In der Situation (b) in 32 ist es somit möglich, in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen.
In (c) von 32 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, der A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung G37 positiv zu fließen und durch die negative A-Phasen-Wicklung G38 negativ zu fließen. Der B-Phasen-Strom Ib wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung G39 positiv zu fließen und durch die negative B-Phasen-Wicklung G3A negativ zu fließen.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Spule fließt, und der B-Phasen-Strom Ib, der durch die B-Phasen-Spule fließt, erregen die Statorpole G36 und G33, sodass magnetomotorische Kräfte, die durch Pfeile in den Statorpolen G36 bzw. G33 dargestellt sind, erzeugt werden.
Dies zieht den Permanentmagnet G3G in der CCW hin zu dem Statorpol G36 und zieht gleichzeitig den Permanentmagnet G3H in der CCW hin zu dem Statorpol G33.
In der Situation (c) in 32 ist es somit möglich, in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen.
Als eine Modifikation des Reluktanzmotors 1100 ist ein Reluktanzmotor 11001 (d) von 32 dargestellt.
Als ein zwischen den Reluktanzmotoren 1100 und 11001 unterschiedlicher Punkt ist der Rotor an seinem äußeren Umfang mit fünf Permanentmagneten versehen, wobei einige derselben G3K und G3J dargestellt sind. Die fünf Permanentmagnete sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet. Jeder der fünf Permanentmagnete ist ein äußerer N-Pol-Permanentmagnet. Bei jeder der Teilungen zwischen den fünf Permanentmagneten ist ein weichmagnetischer Pol G3K vorgesehen, um entsprechende zwei Statorpole, die sich auf beiden Seiten desselben befinden, zu berühren. Jeder der weichmagnetischen Pole dient als ein äußerer S-Pol.
Bei der Modifikation gehen magnetische Flüsse, die beispielsweise auf einem äußeren N-Pol-Permanentmagnet G3J und dergleichen basieren, über den Stator durch einen entsprechenden einen weichmagnetischen S-Pol. Das heißt durch jeden weichmagnetischen S-Pol gehen magnetische Flüsse; diese magnetischen Flüsse sind ähnlich zu denselben, wenn ein äußerer S-Pol-Permanentmagnet als jeder weichmagnetische S-Pol positioniert ist. Wie somit ein Drehmoment durch den Motor 11001 zu erzeugen ist, ist identisch zu dem, wie ein Drehmoment durch das Modell 1100, das im Vorhergehenden dargelegt ist, zu erzeugen ist.
Eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die für den Rotor vorgesehen ist, kann in dem Rotor eingebettet sein. Beispiele, wie dieselben in jedem Statorpol, der in 27, 28, 29 und 30 dargestellt ist, einzubetten sind, können darauf angewendet sein, wie die Mehrzahl von Permanentmagneten in dem Rotor einzubetten ist.
Eine dreizehnte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
33 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110P gemäß der dreizehnten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des in 1B dargestellten Motors 110 ist der Motor 110P mit acht Statorpolen (die Zahl M ist acht), die durch G4B, G4E, G4F, G4J ... dargestellt sind, und einem Zwölf-Pol-Rotor G41 (die Zahl K ist zwölf) versehen.
Der Rotor G41 hat genauer gesagt eine im Wesentlichen ringförmige Form und ist an dem äußeren Umfang desselben mit zwölf Permanentmagneten G42, G4L, G4Z, ... versehen. Die zwölf Permanentmagnete berühren einander umfangsmäßig, um im Wesentlichen eine Ringform zu bilden.
Der Statorkern ist angeordnet, um zu einer Mittenachse des Rotors G41 koaxial zu sein, und sein innerer Umfang liegt dem äußeren Umfang des Rotors G41 mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüber.
Bei dem Motor 110P ist jede der Statorspulen in der Vollteilungswicklung nicht gewickelt.
Jede der Statorspulen ist beispielsweise durch torusförmige Spulen gebildet, von denen ein Beispiel in 14 dargestellt ist. Wenn sonst der Motor 110P als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der Statorwicklungsspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators radial ausgerichtet damit abwechselnd gewickelt (siehe 15).
Ein innerer Magnetpol, der durch jeden der Permanentmagnete zu erzeugen ist, ist in (a) von 33 durch Bezugszeichen „N” und „S” dargestellt. Wenn der innere Magnetpol, der durch einen Permanentmagneten zu erzeugen ist, ein N-Pol ist, ist der äußere Magnetpol des Permanentmagneten ein S-Pol, und wenn der innere Magnetpol, der durch einen Permanentmagneten zu erzeugen ist, ein S-Pol ist, ist der äußere Magnetpol des Permanentmagneten ein N-Pol.
(a), (b), (c) und (d) von 33 stellen die Situationen dar, bei denen sich der Rotor G41 in der CCW in dieser Reihenfolge dreht.
In (a) von 33 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch Statorwicklungen G43 und G44, die an beiden Seiten des Statorpols G4B positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punk angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G43 und G44 fließt, erregt den Statorpol G4B, sodass eine magnetomotorische Kraft, die durch einen Pfeil in dem Statorpol G4B dargestellt ist, erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4B und dem Permanentmagnet G42 eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G42 in der CCW hin zu dem Statorpol G4B gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G43 und G4A, die auf beiden Seiten des Statorpols G4J positioniert sind, in Richtungen zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G43 und G4A fließt, erregt den Statorpol G4J, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4J dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Die erzeugt zwischen dem Statorpol G4J und dem Permanentmagneten G4Z eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4Z in der CCW hin zu dem Statorpol G4B gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G47 und G46, die auf beiden Seiten des Statorpols G4E positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G47 und G46 fließt, erregt den Statorpol G4E, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4E dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4E und dem Permanentmagnet G4L eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4L in der CCW hin zu dem Statorpol G4E gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G47 und G48, die auf beiden Seiten des Statorpols G4F positioniert sind, in Richtungen zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G47 und G48 fließt, erregt den Statorpol G4F, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4F dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Die erzeugt zwischen dem Statorpol G4F und dem Permanentmagnet G4M eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4M in der CCW hin zu dem Statorpol G4F gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom überlappend zugeführt, um durch jede der Statorwicklungen G43 und G47 zu fließen, und daher ist der Betrag des Gleichstroms durch jede der Statorwicklungen G43 und G48 auf das Zweifache desselben des Gleichstroms, der einer anderen Statorwicklung zuzuführen ist, eingestellt. Die Summe der durch die magnetisch anziehenden Kräfte, die auf den vier Statorpolen G4B, G4Z, G4G und G4F basieren, erzeugten Drehmomente liefert ein Drehmoment T, das durch den Motor 110P erzeugt wird. Vier Permanentmagnete, die zu den Permanentmagneten (Rotorpolen) G42, G4A, G4U und G4M umfangsmäßig benachbart sind, stoßen zusätzlich die vier Statorpole G4B, G4Z, G4G bzw. G4F ab. Dies erzeugt ferner in der Gegenuhrzeigerrichtung ein Drehmoment.
In (b) von 33 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorwicklungen G43 und G44 zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G43 und G44 fließt, erregt den Statorpol G4B, sodass eine magnetomotorische Kraft, die durch einen Pfeil in dem Statorpol G4B dargestellt ist, erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4B und dem Permanentmagnet G42 eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G42 in der CCW hin zu dem Statorpol G4B gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch eine Statorwicklung G45 und die Statorwicklung G44, die auf beiden Seiten des Statorpols G4C positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G45 und G44 fließt, erregt den Statorpol G4C, sodass eine magnetomotorische Kraft, die durch einen Pfeil in dem Statorpol G4C dargestellt ist, erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4C und dem Permanentmagnet G4V eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4V in der CCW hin zu dem Statorpol G4C gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch eine Statorwicklung G49 und die Wicklung G48, die auf beiden Seiten des Statorpols G4G positioniert sind, in Richtungen zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G49 und G48 fließt, erregt den Statorpol G4G, sodass eine magnetomotorische Kraft erzeugt wird, die durch einen Pfeil in dem Statorpol G4G dargestellt ist. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4G und dem Permanentmagnet G4W eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4W in der CCW hin zu dem Statorpol G4G gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G47 und G48, die auf beiden Seiten des Statorpols G4F positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt dargestellt sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G47 und G48 fließt, erregt den Statorpol G4F, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4F dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4F und dem Permanentmagnet G4M eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4M in der CCW hin zu dem Statorpol G4F gezogen wird.
In (c) von 33 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorwicklungen G45 und G44 zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G45 und G44 fließt, erregt den Statorpol G4C, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4C dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4C und dem Permanentmagnet G4Y eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4Y in der CCW hin zu dem Statorpol G4C gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G45 und G46, die auf beiden Seiten des Statorpols G4D positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G45 und G46 fließt, erregt den Statorpol G4D, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4D dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol G4D und dem Permanentmagnet G4K eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4K in der CCW hin zu dem Statorpol G4D gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G49 und G48, die auf beiden Seiten des Statorpols G4G positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G49 und G48 fließt, erregt den Statorpol G4G, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4G dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4G und dem Permanentmagnet G4W eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4W in der CCW hin zu dem Statorpol G4G gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G49 und G4A, die auf beiden Seiten des Statorpols G4H positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G49 und G4A fließt, erregt den Statorpol G4H, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4H dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4H und dem Permanentmagnet G4P eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4P in der CCW hin zu dem Statorpol G4H gezogen wird.
In (d) von 33 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorwicklungen G45 und G46 zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G45 und G46 fließt, erregt den Statorpol G4D, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4D dargestellte magnetomotori sche Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4D und dem Permanentmagnet G4K eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4K in der CCW hin zu dem Statorpol G4D gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G47 und G46, die auf beiden Seiten des Statorpols G4E positioniert sind, in Richtungen zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G47 und G46 fließt, erregt den Statorpol G4E, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4E dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol G4E und dem Permanentmagnet G4R eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4R in der CCW hin zu dem Statorpol G4E gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G49 und G4A, die auf beiden Seiten des Statorpols G4H positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G49 und G4A fließt, erregt den Statorpol G4H, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4H dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4H und dem Permanentmagnet G4P eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4P in der CCW hin zu dem Statorpol G4H gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G43 und G4A, die auf beiden Seiten des Statorpols G4J positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G43 und G4A fließt, erregt den Statorpol G4J, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G4J dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G4J und dem Permanentmagnet G4Q eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G4Q in der CCW hin zu dem Statorpol G4J gezogen wird.
Diese Betriebsvorgänge werden wiederholt, um dadurch ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen.
Als Nächstes ist eine vierzehnte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben.
34 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110Q gemäß der vierzehnten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des in 1B dargestellten Motors 110 ist der Motor 110Q mit zehn Statorpolen (die Zahl M ist zehn), die durch G5B, G5E, G5H, G5K, dargestellt sind, und einem Sechzehn-Pol-Rotor GG1 (die Zahl K ist sechzehn) versehen.
Der Rotor GG1 hat genauer gesagt eine ringförmige Form und ist an seinem äußeren Umfang mit sechzehn Permanentmagneten G42, G5M, G5W, G5X, G5Y, ... versehen. Die zwölf Permanentmagnete berühren einander umfangsmäßig, um im Wesentlichen eine Ringform zu bilden.
Der Statorkern ist angeordnet, um zu der Mittenachse des Rotors GG1 koaxial zu sein, und sein innerer Umfang liegt dem äußeren Umfang des Rotors GG1 mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüber.
Bei dem Motor 110Q ist jede der Statorspulen nicht in einer Vollteilungswicklung gewickelt, da eine Richtung eines Rotorpols und die eines anderen Rotorpols um 180 elektrische Grad von dem Rotorpol einander entgegengesetzt sind.
Jede der Statorspulen ist beispielsweise durch torusförmige Spulen gebildet, wobei ein Beispiel derselben in 14 dargestellt ist. Wenn sonst der Motor 110P als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der Statorspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators radial damit ausgerichtet abwechselnd gewickelt (siehe 15).
Ein innerer Magnetpol, der durch jeden der Permanentmagnete zu erzeugen ist, ist durch Bezugszeichen „N” und „S” in (a) von 34 dargestellt. Wenn der innere Magnetpol, der durch einen Permanentmagneten erzeugt ist, ein N-Pol ist, ist der äußere Magnetpol des Permanentmagneten ein S-Pol, und wenn der innere Magnetpol, der durch einen Permanentmagneten erzeugt ist, ein S-Pol ist, ist der äußere Magnetpol des Permanentmagneten ein N-Pol.
(a), (b), (c) und (d) von 34 stellen die Situationen dar, in denen der Rotor GG1 in dieser Reihenfolge in der CCW gedreht wird.
In (a) von 34 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch Statorwicklungen G51 und G52, die auf beiden Seiten des Statorpols G5B positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G51 und G52 fließt, erregt den Statorpol G5B, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5B dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol G5B und dem Permanentmagnet G5Z eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5Z in der CCW hin zu dem Statorpol G5B gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G59 und G58, die auf beiden Seiten des Statorpols G5U positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G59 und G58 fließt, erregt den Statorpol G5U, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5U dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5U und dem Permanentmagnet G5V eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5V in der CCW hin zu dem Statorpol G5U gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G57 und G58, die auf beiden Seiten des Statorpols G5H positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G57 und G58 fließt, erregt den Statorpol G5H, sodass eine magnetomotorische Kraft, die durch einen Pfeil in dem Statorpol G5H dargestellt ist, erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5H und dem Permanentmagnet G5W eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5W in der CCW hin zu dem Statorpol G5H gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G55 und G54, die auf beiden Seiten des Statorpols G5E positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G55 und G54 fließt, erregt den Statorpol G5E, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5E dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5E und dem Permanentmagneten G5M eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5M in der CCW hin zu dem Statorpol G5E gezogen wird.
Die Summe der Drehmomente, die durch die magnetisch anziehenden Kräfte, die auf den vier Statorpolen G5B, G5U, G5H und G5I basieren, erzeugt werden, liefert ein Drehmoment T, das durch den Motor 110Q erzeugt wird. Vier Permanentmagnete, die zu den Permanentmagneten (Rotorpolen) G5Z, G5V, G5W, G5M umfangsmäßig benachbart sind, stoßen zusätzlich die vier Statorpole G5B, G5U, G5H bzw. G5E ab. Diese erzeugt ferner in der Gegenuhrzeigerrichtung ein Drehmoment.
In (b) von 34 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch Statorwicklungen G53 und G52, die auf beiden Seiten des Statorpols G5C positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G53 und G52 fließt, erregt den Statorpol G5C, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5C dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol G5C und dem Permanentmagnet G5L eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5L in der CCW hin zu dem Statorpol G5C gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G59 und G5A, die auf beiden Seiten des Statorpols G5U positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G59 und G5A fließt, erregt den Statorpol G5J, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5J dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5J und dem Permanentmagnet G5R eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5R in der CCW hin zu dem Statorpol G5J gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G59 und G58, die auf beiden Seiten des Statorpols G5H positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G59 und G58 fließt, erregt den Statorpol G5U, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5U dargestellte magnetische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5U und dem Permanentmagnet G5V eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5V in der CCW hin zu dem Statorpol G5U gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G55 und G56, die auf beiden Seiten des Statorpols G5F positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G55 und G56 fließt, erregt den Statorpol G5F, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5F dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5F und dem Permanentmagnet G5N eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5N in der CCW hin zu dem Statorpol G5F gezogen wird.
In (c) von 34 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G53 und G52, die auf beiden Seiten des Statorpols G5C positioniert sind, in Richtungen zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G53 und G52 fließt, erregt den Statorpol G5C, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5C dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol G5C und dem Permanentmagnet G5T eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5T in der CCW hin zu dem Statorpol G5C gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G59 und G5A, die auf beiden Seiten des Statorpols G5J positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G59 und G5A fließt, erregt den Statorpol G5J, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5J dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5J und dem Permanentmagnet G5A eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5A in der CCW hin zu dem Statorpol G5J gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G57 und G56, die auf beiden Seiten des Statorpols G5G positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G57 und G56 fließt, erregt den Statorpol G5G, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5G dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5G und dem Permanentmagnet G5P eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5P in der CCW hin zu dem Statorpol G5G gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G53 und G52, die auf beiden Seiten des Statorpols G5C positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G53 und G52 fließt, erregt den Statorpol G5C, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5C dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5C und dem Permanentmagnet G5L eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5L in der CCW hin zu dem Statorpol G5C gezogen wird.
In (d) von 34 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G5B und G5A, die auf beiden Seiten des Statorpols G5K positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G5B und G5A fließt, erregt den Statorpol G5K, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5K dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol G5K und dem Permanentmagnet G5S eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5S in der CCW hin zu dem Statorpol G5K gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G57 und G58, die auf beiden Seiten des Statorpols G5H positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G57 und G58 fließt, erregt den Statorpol G5H, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5H dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5H und dem Permanentmagnet G5Q eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G5Q in der CCW hin zu dem Statorpol G5H gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G55 und G54, die auf beiden Seiten des Statorpols G5E positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G55 und G54 fließt, erregt den Statorpol G5E, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5E dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5E und dem Permanentmagnet G50 eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G50 in der CCW hin zu dem Statorpol G5E gezogen wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklungen G53 und G54, die auf beiden Seiten des Statorpols G5D positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Statorwicklungen G53 und G54 fließt, erregt den Statorpol G5D, sodass eine durch einen Pfeil in dem Statorpol G5D dargestellte magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol G5D und dem Permanentmagnet G53 eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der Permanentmagnet G53 in der CCW hin zu dem Statorpol G5D gezogen wird.
Diese Betriebsvorgänge werden wiederholt, um dadurch ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen.
Verschiedene Beispiele von Reluktanzmotoren, bei denen eine Mehrzahl von Permanentmagneten in einem Rotor vorgesehen sind, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wurden beschrieben. Außer den Beispielen können verschiedene Typen von MSKR-Motoren, bei denen eine Mehrzahl von Permanentmagneten in einem Rotor vorgesehen ist, in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst sein. In jeder der 32 bis 34 ist eine Mehrzahl von Permanentmagneten so an der äußeren Oberfläche des Rotors angebracht, um einander zu berühren, dieselben können jedoch an demselben mit gegebenen Teilungen angebracht sein. Verschiedene Verformungen können auf die Konfiguration jedes der Permanentmagnete und/oder Mehrzahl von weichmagnetischen Abschnitten, die zwischen den Permanentmagneten positioniert sind, angewandt sein.
Wenn die Reluktanzmotoren, bei denen eine Mehrzahl von Permanentmagneten in einem Stator oder Rotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, als Leistungsgeneratoren dienen, kann ein erregender Strom, wie zum Beispiel der Feldstrom If, nicht verwendet sein. Wenn eine Wechselspannung, die durch jede Statorspule erzeugt wird, gleichgerichtet wird, um positive und negative Abschnitte der Wechselspannung zu verwenden, muss ein solcher Reluktanzmotor, der als ein Leistungsgenerator dient, die Wechselspannung vollwellengleichrichten.
Verschiedene Motoren gemäß den verschiedenen Modifikationen des ersten Ausführungsbeispiels, die beschrieben wurden, können miteinander kombiniert sein. Bei einem Acht-Pol-Motor sind beispielsweise vier Permanentmagnete an den inneren Oberflächen von jeweiligen vier Statorpolen eines Stators angebracht, und die verbleibenden vier Statorpole sind jeweils durch ein weichmagnetisches Material gebildet. Dies kann magnetische Zwischencharakteristiken zwischen den magnetischen Charakteristiken, die erreicht werden, wenn acht Permanentmagneten an den inneren Oberflächen der jeweiligen acht Statorpole angebracht sind, und den magnetischen Charakteristiken, die erreicht werden, wenn acht Statorpole jeweils durch das gleiche weichmagnetische Material gebildet sind, erreichen.
Verschiedene Motoren gemäß den verschiedenen Modifikationen des ersten Ausführungsbeispiels, die beschrieben wurden, können mit herkömmlichen Motoren kombiniert sein.
Eine fünfzehnte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Verschiedene Motoren gemäß den verschiedenen Modifikationen des ersten Ausführungsbeispiels, die beschrieben wurden, können als Linearmotoren entworfen sein.
35 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110R gemäß der fünfzehnten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
(a) von 35 ist eine Querschnittsansicht des Linearreluktanzmotors 110R in seinem Längsquerschnitt, und (b) von 35 ist eine Querschnittsansicht des Linearreluktanzmotors 110R in seinem lateralen Querschnitt.
Der Linearreluktanzmotor 110R ist mit einem im Wesentlichen zylindrischen Stator BST und einem im Wesentlichen ringförmigen Schieber (bewegbaren Glied) SLT versehen. Der Linearreluktanzmotor 110R kann mit einem im Wesentlichen zylindrischen Schieber und einem im Wesentlichen ringförmigen Stator versehen sein.
Der Schieber SLT ist mit einer ringförmigen Basis und einer Mehrzahl von ringförmigen ausgeprägten Polen (B28, B2D), (B29, B2E), (B2A, B2F), (B2B, B2G), (B2C, B2T9), ... versehen. Jeder der ringförmigen ausgeprägten Pole (B28, B2D), (B29, B2E), (B2A, B2F), (B2B, B2G), (B2C, B2T9) steht von der inneren Oberfläche der ringförmigen Basis radial nach innen vor. Die ringförmigen ausgeprägten Pole (B28, B2D), (B29, B2E), (B2A, B2F), (B2B, B2G), (B2C, B2T9) sind in ihrer axialen Richtung mit regelmäßigen Teilungen angeordnet.
Der Stator BST ist aus einem zylindrischen Rückjoch BY und einer Mehrzahl von ringförmigen Statorpolen B21, B22, B23, B24, B25 und B26, die in ihrer axialen Richtung mit regelmäßigen Teilungen angeordnet sind, zusammengesetzt. Jeder der ringförmigen Statorpole B21, B22, B23, B24, B25 und B26 steht von der äußeren Oberfläche des Rückjochs BY radial nach außen vor. Der Stator BST und der Schieber SLT sind derart angeordnet, dass, wenn einer der Statorpole einem der ausgeprägten Pole des Schiebers SLT zugewandt ist, ein Luftzwischenraum B2V zwischen dem einen der Statorpole und dem gegenüberliegenden einen der ausgeprägten Pole des Schiebers SLT gebildet ist.
Der Stator BST weist ringförmige Drei-Phasen-Statorspulen auf, die jeweils um das Rückjoch gewickelt sind.
Eine positive A-Phasen-Spule B2T und B2C ist um das Rückjoch BY benachbart zu dem Statorpol B26 konzentrisch gewickelt, und eine negative A-Phasen-Spule B2Q und B2K ist zwischen den Statorpolen B23 und B24 um das Rückjoch BY konzentrisch gewickelt. Eine positive B-Phasen-Spule B2R und B2L ist zwischen den Statorpolen B24 und B25 um das Rückjoch BY konzentrisch gewickelt, und eine negative B-Phasen-Spule B2N und B2H ist zwischen den Statorpolen B21 und B22 um das Rückjoch BY konzentrisch gewickelt. Eine positive C-Phasen-Spule B2P und B2J ist zwischen den Statorpolen B22 und B23 um das Rückjoch BY konzentrisch gewickelt, und eine negative C-Phasen-Spule B2M und B2S ist zwischen den Statorpolen B25 und B26 um das Rückjoch BY konzentrisch gewickelt.
Die positive und die negative A-Phasen-Spule sind miteinander durch einen Verbindungsdraht in Reihe geschaltet, die positiven und negativen B-Phasen-Spulen sind miteinander durch einen Verbindungsdraht in Reihe geschaltet, und die positiven und negativen C-Phasen-Spulen sind miteinander durch einen Verbindungsdraht in Reihe geschaltet.
(a) von 35 stellt einen Teil des Linearreluktanzmotors R in seiner axialen Richtung schematisch dar, und daher kann der Linearreluktanzmotor R in seiner axialen Richtung eine gegebene Länge haben. In (b) von 35 stellt ein Bezugszeichen B2U die Schieberpole dar, und ein Bezugszeichen B2H stellt die Statorpole dar.
Der Motor 110R ist durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 auf die gleiche Art und Weise wie der Motor 110 getrieben.
Wenn genauer gesagt der Stator BST und der Schieber SLT positioniert sind, um eine in (a) von 35 dargestellte Positionsbeziehung zu haben, wird durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Spule B2T und B2C in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen, und durch die negative A-Phasen-Spule B2K und B2Q in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen.
Ein C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig durch die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Spule B2P und B2J in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen, und durch die negative C-Phasen-Spule B2M und B2S in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die positive A-Phasen-Spule B2T und B2C fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die negative C-Phasen-Spule B2N und B2S fließt, erregen den Statorpol B26. Der erregte Statorpol B26 zieht den ausgeprägten Pol (B2B, B2G) in (a) von 35 in der Rechtsrichtung. Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die negative A-Phasen-Spule B2K und B2Q fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die positive C-Phasen-Spule B2P und B2J fließt, erregen ähnlicherweise den Statorpol B23. Der erregte Statorpol B263 zieht den ausgeprägten Pol (B29, B2E) in (a) von 35 in der Rechtsrichtung.
Der Schieber SLT wird somit in der Rechtsrichtung bewegt (geschoben).
Es sei bemerkt, dass Schiebelager und/oder Kugellager zwischen dem Stator BST und dem Schieber SLT vorgesehen sein können. Die Schiebelager und/oder Kugellager können das Schieben des Schiebers SLT in seiner axialen Richtung führen, während der Luftzwischenraum zwischen jedem der Statorpole und einem entsprechenden der Schieberpole konstant gehalten wird, wenn sie einander gegenüberliegen.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann ein Linearmotorsystem, das aus dem Linearreluktanzmotor 110R und der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 besteht, verglichen mit herkömmlichen Linearmotorsystemen einen niedrigen Aufwand und eine niedrige Größe haben.
Bei dem Linearmotorsystem gemäß der fünfzehnten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels tragen zusätzlich die vier Statorspulen (B2T, B2C) (B2M, B2S), (B2K, B2Q) und (B2P und B2J) in den gesamten sechs Statorspulen dazu bei, ein Drehmoment zu erzeugen, was es möglich macht, die Linearmotorsysteme mit einer hohen Effizienz gemäß der fünfzehnten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels zu liefern.
Eine Mehrzahl von Permanentmagneten kann an/in der Mehrzahl von Statorpolen jeweils vorgesehen sein; dies kann ein Drehmoment, das aus den Linearmotorsystemen gemäß der fünfzehnten Modifikation auszugeben ist, erhöhen.
Der Schieber SLT und der Stator BST können zueinander umgekehrt sein, derart, dass der Schieber SLT eine zylindrische Form mit ausgeprägten Polen hat und der Stator BST eine ringförmige Form mit der Mehrzahl von vorstehenden Statorpolen hat.
Der Stator SLT kann entworfen sein, um in seiner axialen Richtung bewegbar zu sein, um als ein Schieber zu dienen, und der Schieber SLT kann entworfen zu sein, um als ein Stator zu dienen.
Verschiedene Modifikationen und Verformungen können auf den Linearmotor 110R angewandt sein.
Eine siebzehnte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
(a) und (b) von 36 stellen schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110S gemäß der siebzehnten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Der Reluktanzmotor 110S ist als 6S3R-Motor entworfen.
Im Vergleich zu der Struktur des Motors 110, die in 1B dargestellt ist, ist genauer gesagt der Motor 110S mit einem Drei-Pol-Rotor 200 versehen.
Der Rotor 110S hat genauer gesagt im Wesentlichen eine ringförmige Form und ist an seinem äußeren Umfang mit drei ausgeprägten Polen G17, G18 und G19 versehen. Jeder der drei ausgeprägten Pole G17, G18 und G19 ist derart gebildet, dass ein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Jeder der ausgeprägten Pol G17, G18 und G19 hat in seinem Querschnitt im Wesentlichen eine rechtwinklige Form orthogonal zu der axialen Richtung des Rotors 200. Die äußere Oberfläche jedes der ausgeprägten Pole G17, G18 und G19 hat eine konvexe umfängmäßig gerundete Form.
Die drei ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Bei dem Motor 110S ist jede der Statorspulen nicht in einer Vollteilungswicklung gewickelt, da die Zahl der ausgeprägten Rotorpole drei ist.
Beispielsweise ist jede der Statorspulen durch torusförmige Spulen gebildet, von denen ein Beispiel in 14 dargestellt ist. Wenn sonst der Motor 110S als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der Statorspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators radial damit ausgerichtet abwechselnd gewickelt (siehe 15).
(a) und (b) von 36 stellen die Situationen dar, in denen der Rotor 200 in der CCW in dieser Reihenfolge gedreht wird.
In (a) von 36 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G11 und G16, die auf beiden Seiten des Statorpols A01 positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G11 und G16 fließt, erregt den Statorpol A01, sodass eine magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol A01 und dem ausgeprägten Rotorpol G17 eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der ausgeprägte Rotorpol G17 in der CCW hin zu dem Statorpol A01 gezogen wird.
In (b) von 36 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G13 und G12, die auf beiden Seiten des Statorpols A03 positioniert sind, in Richtungen zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G13 und G12 fließt, erregt den Statorpol A03, sodass eine magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol A03 und dem ausgeprägten Rotorpol G18 eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der ausgeprägte Rotorpol G18 in der CCW hin zu dem Statorpol A03 gezogen wird.
Ein Schalten eines benachbarten Paars der Statorwicklungen abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 200 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 erreicht ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 200 kontinuierlich zu drehen. Jede Statorwicklung kann zwei Statorpole auf beiden Seiten derselben erregen.
Als Nächstes ist eine siebzehnte Modifikation des Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben.
(a) und (b) von 37 stellen schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110T gemäß der siebzehnten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Der Reluktanzmotor 110T ist als ein 6S5R-Motor entworfen.
Im Vergleich zu der Struktur des Motors 110, der in 1B dargestellt ist, ist genauer gesagt der Motor 110T mit einem Fünf-Pol-Rotor 210 versehen.
Der Rotor 110T hat genauer gesagt eine im Wesentlichen ringförmige Form und ist an seinem äußeren Umfang mit fünf ausgeprägten Polen G21, G22, G23, G24 und G25 versehen. Jeder der fünf ausgeprägten Pole G21, G22, G23, G24 und G25 ist derart gebildet, dass ein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Jeder der ausgeprägten Pole G21, G22, G23, G24 und G25 hat in seinem Querschnitt orthogonal zu der axialen Richtung des Rotors 210 eine im Wesentlichen rechtwinklige Form. Die äußere Oberfläche jedes der ausgeprägten Pole G21, G22, G23, G24 und G25 hat eine konvex umfangsmäßig gerundete Form.
Die fünf ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Bei dem Motor 110T ist jede der Statorspulen nicht in einer Vollteilungswicklung gewickelt, da die Zahl der ausgeprägten Rotorpole fünf ist.
Jede der Statorspulen ist beispielsweise durch torusförmige Spulen gebildet, wobei ein Beispiel derselben in 14 dargestellt ist. Wenn sonst der Motor 110T als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der Statorspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators radial damit ausgerichtet abwechselnd gewickelt (siehe 15).
(a) und (b) von 37 stellen die Situationen dar, in denen der Rotor 210 in der CCW in dieser Reihenfolge gedreht wird.
In (a) von 37 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G11 und G14, die auf beiden Seiten des Statorpols A06 positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G11 und G14 fließt, erregt den Statorpol A06, sodass eine magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol A06 und dem ausgeprägten Rotorpol G25 eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der ausgeprägte Rotorpol G25 in der CCW hin zu dem Statorpol A06 gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G15 und G14, die auf beiden Seiten des Statorpols A05 positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G15 und G14 fließt, erregt den Statorpol A05, sodass eine magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol A05 und dem ausgeprägten Rotorpol G24 eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der ausgeprägte Rotorpol G24 in der CCW hin zu dem Statorpol A05 gezogen wird.
In (b) von 37 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G15 und G12, die auf beiden Seiten des Statorpols A04 positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G15 und G12 fließt, erregt den Statorpol A04, sodass eine mag netomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol A04 und dem ausgeprägten Rotorpol G23 eine magnetisch anziehende Kraft, sodass der ausgeprägte Rotorpol G23 in der CCW hin zu dem Statorpol A04 gezogen wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen G15 und G14, die auf beiden Seiten des Statorpols A05 positioniert sind, in Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen G15 und G14 fließt, erregt den Statorpol A05, sodass eine magnetomotorische Kraft erzeugt wird. Diese erzeugt zwischen dem Statorpol A05 und dem ausgeprägten Rotorpol G24 eine magnetische anziehende Kraft, sodass der ausgeprägte Rotorpol G24 in der CCW hin zu dem Statorpol A05 gezogen wird.
Ein Schalten eines von zwei Paaren von benachbarten Wicklungen in allen Statorwicklungen abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 210 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 erreicht ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 210 kontinuierlich zu drehen. Jede Statorwicklung kann zwei Statorpole auf beiden Seiten derselben erregen.
Bei jedem der Motoren 110S und 110T kann eine Umfangsbreite jedes Statorpols und jedes ausgeprägten Rotorpols wie benötigt geändert werden. Bei jedem der Motoren 110S und 110T kann ein ganzzahliges Vielfaches der Zahl von Statorpolen und der der Rotorpole jeden der Motoren 110S und 110T als Mehrpolmotoren verformen. Ein Mehr-Phasen-Motor, der auf jedem der Motoren 110S und 110T basiert, kann das geometrische Gleichgewicht derselben verbessern. Eine Änderung der Richtung von mindestens einer der Statorwicklungen von jedem der Motoren 110S und 110T lässt zu, dass alle erzeugten magnetischen Flüsse zueinander ausgeglichen sind.
Reluktanzmotoren mit jeweils einem Rotor, der sechs oder mehr ausgeprägte Pole hat, können ein Drehmoment erzeugen, und haben ein Merkmal, das fähig ist, mit niedrigen Drehmomentwelligkeiten innerhalb eines relativ niedrigeren Drehmomentbereichs zu laufen.
MSKR-Motoren mit jeweils einem Stator, der ungerade Statorpole hat, können innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung umfasst sein.
Wenn ein Reluktanzmotor mit einem Stator, der ungerade Statorpole hat, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet ist, kann eine magnetomotorische Krafterzeugung durch einen Statorpol aufgrund der Richtung eines Stroms in einem Schlitz störend werden.
Es gibt verschiedene Maßnahmen, um ein solches störendes Problem zu lösen.
Die erste Maßnahme besteht darin, einen solchen störenden Statorpol nicht zu verwenden. Die zweite Maßnahme besteht darin, den Fluss eines Stroms durch eine Statorwicklung in einer positiven und negativen Richtung zu steuern; diese Statorwicklung ist einem solchen störenden Statorpol zugeordnet. Die dritte Maßnahme besteht darin, zwei Statorwicklungen in dem einen Schlitz vorzusehen, und zu verursachen, dass in einer positiven Richtung ein unidirektionaler Strom durch eine der zwei Statorwicklungen fließt, und ein unidirektionaler Strom in einer negativen Richtung durch die andere fließt. Das heißt, da das störende Problem einer magnetomotorischen Krafterzeugung auf einen Teil eines Reluktanzmotors mit einem Stator, der ungerade Statorpole hat, zurückzuführen ist, können sich verschiedene Maßnahmen, von denen Beispiele beschrieben wurden, dem Problem unter der Bedingung widmen, dass eine Belastung durch einen Aufwand akzeptiert wird. Um eine spezifische Beziehung zwischen der Zahl von Statorpolen und der von Rotorpolen zu erreichen, ist es möglich, die Zahl von Statorpolen und die von Rotorpolen auf eine ungerade Zahl einzustellen. Wenn es ähnlicherweise eine Beschränkung gibt, um einen Reluktanzmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen zu implementieren, ist es möglich, die Zahl von Statorpolen und die von Rotorpolen auf eine ungerade Zahl einzustellen.
Eine achtzehnte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
38 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 110U gemäß der achtzehnten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Der Reluktanzmotor 110U ist als ein 6S4R-Motor, der eine Vollteilungswicklung verwendet, entworfen, und die Konfigurationen von jedem Statorpol, jedem Schlitz und jedem Rotorpol sind verformt.
Im Vergleich zu der Struktur des Motors 110, die in 1B dargestellt ist, ist genauer gesagt der Motor 110V mit einem im Wesentlichen ringförmigen Statorkern 400 und einem Vier-Pol-Rotor 220 versehen.
Als zwischen dem Statorkern 4 und dem Statorkern 400 unterschiedliche Punkte ist der Statorkern 400 mit sechs Schlitzen versehen, die jeweils eine innere geflanschte Öffnung 222 haben. Die innere geflanschte Öffnung 222 jedes Schlitzes hat eine ausreichend kurze Umfangsbreite Hs eines elektrischen Winkels, sodass eine Statorwicklung eingebaut werden kann.
Der Statorkern 400 ist ferner mit sechs Zähnen 22C, 22D, 22E, 22F, 22G und 22H versehen, die jeweils zwischen einem entsprechenden Paar von benachbarten Schlitzen gebildet sind. Die sechs Zähne 22C, 22D, 22E, 22F, 22G und 22H stehen von dem inneren Umfang des Rückjochs BX radial nach innen vor. Jeder der Zähne 22C, 22D, 22E, 22F, 22G und 22H hat eine innere Oberfläche mit einer Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels; diese Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels ist nahe 60 elektrischen Grad.
Der Rotor 220 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und ist bei seinem äußeren Umfang mit vier ausgeprägten Polen, mit anderen Worten einem ersten und einem zweiten Paar von gegenüberliegenden ausgeprägten Polen, versehen. Jeder der vier ausgeprägten Pole ist derart gebildet, dass ein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht.
Jeder der ausgeprägten Pole hat in seinem Querschnitt orthogonal zu der axialen Richtung des Rotors 220 eine im Wesentlichen rechtwinklige Form. Die äußere Oberfläche jedes der ausgeprägten Pole hat eine konvex umfangsmäßig gerundete Form.
Die vier ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels jedes der gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 221 des ersten Paars ist größer als die Umfangsbreite Hh eines elektrischen Winkels jedes der gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 222 des zweiten Paars.
Die Struktur des Rotors 220 lässt zu, dass die gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 221 des ersten Paars und die gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 222 des zweiten Paars wechselnd beitragen, um ein Drehmoment mit niedrigeren UpM des Rotors 200 zu erzeugen. Sowie die UpM des Rotors 200 erhöht werden, wird die Verwendung der gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 222 des zweiten Paars, um ein Drehmoment zu erzeugen, reduziert, um die Verwendung der gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 221 des ersten Paars zu erhöhen. Dies vereinfacht einen Treibalgorithmus für den Reluktanzmotor 110U. Die Struktur des Rotors 220 zielt ferner auf ein Reduzieren eines Eisenverlustes, von Motorvibrationen und/oder eines Motorgeräuschs ab.
Als jede der Drei-Phasen-Statorspulen des Motors 110U ist eine konzentrierte Vollteilungswicklung verwendet.
Eine A-Phasen-Spule 226 und 229 ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen 22H und 22C und in einem Schlitz zwischen den Statorpolen 22E und 22F mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Eine gestrichelte Linie, die die positive A-Phasen-Wicklung 226 und die negative A-Phasen-Wicklung 229 verbindet, stellt ein Ende der A-Phasen-Spule dar.
Eine B-Phasen-Spule 228 und 22B ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen 22D und 22E und in einem Schlitz zwischen den Statorpolen 22G und 22H mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Eine gestrichelte Linie, die die positive B-Phasen-Wicklung 228 und die negative B-Phasen-Wicklung 22B verbindet, stellt ein Ende der B-Phasen-Spule dar.
Eine C-Phasen-Spule 22A und 227 ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen 22F und 22G und in einem Schlitz zwischen den Statorpolen 22C und 22D mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad konzentrisch gewickelt. Eine gestrichelte Linie, die die positive C-Phasen-Wicklung 22A und die negative C-Phasen-Wicklung 227 verbindet, stellt ein Ende der C-Phasen-Spule dar.
Jeder der gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 221 des ersten Paars ist mit beispielsweise Löchern, einer Mehrzahl von beispielsweise vier Spalten 223 und 224, die jeweils eine voreingestellte Länge haben und sich radial erstrecken, gebildet. Die vier Spalten 223 und 224, die in einem ausgeprägten Rotorpol 221 des ersten Paars gebildet sind, sind mit den vier Spalten, die in dem anderen ausgeprägten Rotorpol 221 des ersten Paars gebildet sind, radial ausgerichtet.
Die Spalten 223 und 224 zielen darauf ab, zu verhindern, dass der magnetische Fluss bei jedem Rotorpol übermäßig erhöht wird, und machen die Verteilung der magnetischen Flüsse bei den Rotorpolen gleichmäßig. Die Form jedes Spalts oder Lochs kann variabel bestimmt sein.
Ein Leiter mit einer geschlossenen Schleife oder eine Leiterplatte kann in jedem Spalt eingebaut sein; dieser Leiter oder diese Leiterplatte induziert einen Strom, der die Änderung des magnetischen Flusses, der durch einen entsprechenden Spalt geht, erschwert, um dadurch die Verteilung des magnetischen Flusses zu beschränken. Die vier Spalten, die in einem ausgeprägten Rotorpol 221 des ersten Paars gebildet sind, und vier Spalten, die in dem anderen ausgeprägten Rotorpol 221 des ersten Paars gebildet sind, können zusätzlich miteinander verbunden sein.
Eine Bezugsposition R, die in 38 dargestellt ist, ist eine Ebene, die durch die Mitte der positiven A-Phasen-Wicklung 226 und die Mittenachse des Rotors 220 geht. Eine derzeitige Drehungsposition des Rotors 220 ist durch θr zwischen einer Kante eines ausgeprägten Pols 221, der der Drehung des Rotors 220 vorauseilt, und der Bezugsposition R, die in 38 dargestellt ist, dargestellt.
In 38 wird, um in der CCW ein Drehmoment T zu erzeugen, ein A-Phasen-Strom Ia mit einem voreingestellten Pegel zugeführt, um durch die A-Phasen-Spule 226 und 229 in den Richtungen zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind. Ein C-Phasen-Strom Ic mit dem gleichen Pegel wird ähnlicherweise zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule 22A und 227 in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen.
Die A- und C-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen A- und C-Phasen-Spulen fließen, erregen die Statorpole 22C und 22F, sodass ein magnetischer Fluss von dem Statorpol 22F zu dem Statorpol 22C durch den Rotor 220 erzeugt wird. Dies erzeugt zwischen dem Statorpol 22C und einem ausgeprägten Pol 221 des Rotors 220 eine magnetisch anziehende Kraft, und die zwischen dem Statorpol 22F und dem anderen ausgeprägten Pol 221. Die magnetisch anziehenden Kräfte ziehen den einen ausgeprägten Pol 221 hin zu dem Statorpol 22C und den anderen ausgeprägten Pol 221 in der CCW hin zu dem Statorpol 22F.
Der Pegel von jedem der A- und C-Phasen-Ströme Ia und Ic kann basierend auf dem Wert eines Drehmomentbefehls Tc bestimmt sein. Der Pegel jedes der A- und C-Phasen-Ströme Ia und Ic ist genauer eine Funktion der Drehungsposition θr des Rotors 220 aufgrund des Flusslecks in dem Raum zwischen dem Rotor 220 und dem Statorkern 400 und der magnetischen Nichtlinearität des weichmagnetischen Materials. Zu dieser Zeit ist der Pegel eines B-Phasen-Stroms eingestellt, um null zu sein.
Die Pegel der A-, B- und C-Phasen-Ströme können jedoch für den Zweck des Motors 110U variabel eingestellt werden.
Bei höheren UpM des Rotors 220 ist es beispielsweise effektiv, angesichts einer Verzögerung eines Stromerhöhungs- und Stromreduzierungsansprechens die Phase jedes Phasenstroms vorzurücken. Eine Hinzufügung eines Pegels in jedem Phasenstrom zu einem entsprechenden Phasenstrom als ein Versatzpegel lässt zu, dass die radial anziehende Kraft in dem Motor 110U stabil wird, sodass dadurch Vibrationen des Motors 110U und Geräusche reduziert werden.
Wie später beschrieben ist, kann ein C-Phasen-Strom Ic zugeführt werden, um durch die positive C-Phasen-Wicklung 22A aus dem Papier von 38 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Kreuzes) negativ zu fließen, und durch die negative C-Phasen-Wicklung 227 in das Papier von 38 (in der umgekehrten Richtung des umkreisten Punkts) positiv zu fließen. Dies kann ein Drehmoment erhöhen, sodass das Durchschnittsausgangsdrehmoment des Motors 110U verbessert wird.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, können verschiedene Verfahren zum Zuführen von Drei-Phasen-Strömen, die jeweils einen gegebenen Pegel haben, zu Drei-Phasen-Statorspulen verwendet sein, und daher sind dieselben in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
Ein ganzzahliges Vielfaches der Zahl von Statorpolen und derselben der Rotorpole des Motors 110U in seiner Umfangsrichtung, während ein anderer Abschnitt des Motors 110U erhöht wird, sowie eine Notwendigkeit entsteht, kann den Motor 110U als einen Mehrpolmotor verformen. Dieser Mehrpolmotor kann die Länge des Endes von jeder der Statorspulen und die radiale Dicke des Rückjochs BY reduzieren.
Es sind im Folgenden die Charakteristiken von Reluktanzmotoren mit jeweils einem Stator, der acht Statorpole (M = 8) hat, beschrieben.
Wie in beispielsweise 33 dargestellt ist, sind zwei Statorwicklungen, die in umfangsmäßig benachbarten Schlitzen von jedem Paar angeordnet sind, derart angeordnet, dass ein Gleichstrom, der einer der zwei Statorwicklungen zuzuführen ist, hinsichtlich der Richtung entgegengesetzt zu demselben, der der anderen derselben zuzuführen ist, ist. Ein Strom einer gleichen Richtung wird jedoch zugeführt, um durch jede von zwei Statorwicklungen G43 und G47, die mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad positioniert sind, zu fließen. Bei einem solchen Reluktanzmotor, der einen Acht-Pol-Stator hat, ist somit jede der Statorspulen nicht in einer Vollteilungswicklung gewickelt.
Jede der Statorspulen ist beispielsweise durch torusförmige Spulen, von denen ein Beispiel in 14 dargestellt ist, gebildet. Wenn sonst der Motor als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der Statorspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators damit radial ausgerichtet abwechselnd gewickelt (siehe 15).
Bei solchen Reluktanzmotoren, die jeweils einen Acht-Pol-Stator haben, kann die Zahl K von Rotorpolen auf gleich oder größer als 2 eingestellt sein. Wenn K auf 2 eingestellt ist, kann der in 9 dargestellte Rotor 11E verwendet sein. Der Rotor 11E kann durch aufeinanderfolgendes Ziehen eines entsprechenden der zwei Rotorpole, die im Vorhergehenden dargelegt sind, durch jeden Statorpol drehbar getrieben sein. In dieser Struktur ist es notwendig, einen Umgehungsweg für magnetische Flüsse zwischen dem Rückjoch des Stators und einem Rückjoch des Rotors vorzusehen. Bei dieser Struktur in 39 können Rotorpole B3B und B3D eliminiert sein. In einer Drehmomentreduzierungsregion können eine Erzeugung eines Drehmoments durch ein Flussleck, Abschrägungen des Rotors und/oder gestufte Abschrägungen auf solche Reluktanzmotoren angewendet sein, die jeweils einen Acht-Pol-Stator haben.
8S2R-Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen haben ein Merkmal, dass eine Freiheit von überlappenden Drehmomenten, die durch umfangsmäßig benachbarte Statorpole erzeugt werden, im Vergleich zu 6S2R-Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen erhöht ist.
Bei einem 6S2R-Motor wird genauer gesagt, wenn der Rotor bei einer Drehungsposition positioniert ist, wenn ein Drehmoment verschoben ist, ein Strom überlappend zugeführt, sodass jeder der zwei Statorpole ein Vorwärts-(positives)Drehmoment er zeugt, wobei ein Rückwärts-(negatives)Drehmoment durch einen anderen Statorpol erzeugt werden kann.
Gegen eins solches Problem kann bei einem 8S2R-Motor, wenn der Rotor bei einer Drehungsposition positioniert ist, wenn ein Drehmoment verschoben ist, selbst wenn ein Strom überlappend zugeführt wird, sodass jeder von zwei Statorpolen ein Vorwärts-(positives)Drehmoment erzeugt, eine magnetomotorische Kraft auf einen anderen Statorpol nahe einem Rotorpol wenig beeinflusst werden. Dies macht es möglich, ausgezeichnete Drehmomentcharakteristiken zu erreichen.
Als Nächstes ist im Folgenden eine neunzehnte Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
(a) und (b) von 39 stellen ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (8S4R-Motors) 110V gemäß der neunzehnten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels schematisch dar.
Im Vergleich zu der Struktur des in 1B dargestellten Motors 110 ist der Motor 110V mit acht Statorpolen (die Zahl M ist acht), die durch B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37 und B38 dargestellt sind, und einem Vier-Pol-Rotor 230 (die Zahl K ist vier) versehen.
Der Rotor 230 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat als sein äußerer Umfang vier ausgeprägte Pole B3A, B3B, B3C und B3D. Jeder der vier ausgeprägten Pole B3A, B3B, B3C und B3D ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht.
Jeder der ausgeprägten Pole hat in seinem Querschnitt orthogonal zu der axialen Richtung des Rotors 230 im Wesentlichen eine rechtwinklige Form. Die äußere Oberfläche jedes der ausgeprägten Pole hat eine konvex umfangsmäßig gerundete Form.
Die vier ausgeprägten Pole sind hinsichtlich der axialen Richtung des Rotors 230 (der Ausgangswelle 1) umfangsmäßig asymmetrisch angeordnet. Die vier ausgeprägten Pole sind mit anderen Worten zu einem Umfangsteil des Rotors 230 gelenkt.
Acht Statorspulen B3J, B3K, B3L, B3M, B3N, B3P, B3Q und B3H sind in dem Statorkern gewickelt.
Die Statorspule B3J ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B31 und B32 gewickelt, die Statorspule B3K ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B32 und B33 gewickelt, und die Statorspule B3L ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B33 und B34 gewickelt. Die Statorspule B3M ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B34 und B35 gewickelt, die Statorspule B3N ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B35 und B36 gewickelt, und die Statorspule B3P ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B36 und B37 gewickelt. Die Statorspule B3Q ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B37 und B38 gewickelt, und die Statorspule B3H ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B38 und B31 gewickelt.
Bei dem Reluktanzmotor 110V ist jede der Statorspulen nicht in der Vollteilungswicklung gewickelt.
Jede der Statorspulen ist beispielsweise durch torusförmige Spulen, wobei ein Beispiel derselben in 14 dargestellt ist, gebildet. Wenn sonst der Motor 110V als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der Statorspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators radial damit ausgerichtet abwechselnd gewickelt (siehe 15).
Der 8S4R-Motor 110V kann auf die gleiche Art und Weise wie der 6S4R-Motor 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel getrieben sein.
In der in (a) von 39 dargestellten Rotorposition wird genauer gesagt, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen B3N und B3M in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen B3N und B3M fließt, erregt den Statorpol B35, sodass zwischen dem Statorpol B35 und dem ausgeprägten Rotorpol B3B eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3B in der CCW hin zu dem Statorpol B35, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um durch die Statorwicklungen B3Q und B3H in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen B3Q und B3H fließt, erregt den Statorpol B38, sodass zwischen dem Statorpol B38 und dem ausgeprägten Rotorpol B3D eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3D in der CCW hin zu dem Statorpol B38, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Nachdem der Rotor 230 aus der Rotorposition, die in (a) von 39 dargestellt ist, in der CCW leicht gedreht ist, wird in der in (b) von 39 dargestellten Rotorposition, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorwicklungen B3J und B3K zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen B3J und B3K fließt, erregt den Statorpol B32, sodass zwischen dem Statorpol B32 und dem aufgeprägten Rotorpol B3A eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3A in der CCW hin zu dem Statorpol B32, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt dargestellt sind, durch die Statorwicklungen B3Q und B3P zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Wicklungen B3Q und B3P fließt, erregt den Statorpol B37, sodass zwischen dem Statorpol B37 und dem ausgeprägten Rotorpol B3C eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3C in der CCW hin zu dem Statorpol B37, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Ein Schalten eines benachbarten Paars der Statorwicklungen abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 230 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 erreicht ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 230 kontinuierlich zu drehen. Jede Statorwicklung kann auf beiden Seiten derselben zwei Statorpole erregen.
Als Nächstes ist eine zwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben.
(a) und (b) von 40 stellen ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (8S6R-Motors) 110W gemäß der zwanzigsten Modifikation des ersten Ausführugsbeispiels schematisch dar.
Im Vergleich zu der Struktur jedes der Motoren 110 und 110V ist der Motor 110W mit acht Statorpolen B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37 und B38 und einem Sechs-Pol-Rotor 240 (die Zahl K ist sechs) versehen.
Der Rotor 240 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat als sein äußerer Umfang sechs ausgeprägte Pole B3R, B3S, B3C, B3U, B3V und B3W. Jeder der sechs ausgeprägten Pole B3R, B3S, B3C, B3U, B3V und B3W ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht.
Jeder der ausgeprägten Pole hat in seinem Querschnitt orthogonal zu der axialen Richtung des Rotors 240 im Wesentlichen eine rechtwinklige Form. Die äußere Oberfläche jedes der ausgeprägten Pole hat eine konvex umfangsmäßig gerundete Form.
Die sechs ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Jede der Statorspulen B3J, B3K, B3L, B3M, B3N, B3P, B3Q und B3H ist in einem entsprechenden Schlitz zwischen einem entsprechenden Paar von umfangsmäßig benachbarten Statorpolen um einen entsprechenden Abschnitt des Rückjochs BY über einen Weg B3Y in der Form einer torusförmigen Spule gewickelt.
Bei der in (a) von 40 dargestellten Rotorposition wird, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorspulen B3J und B3H zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Spulen B3J und B3H fließt, erregt den Statorpol B31, sodass zwischen dem Statorpol B31 und dem ausgeprägten Rotorpol B3R eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3R in der CCW hin zu dem Statorpol B31, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorspulen B3J und B3K zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Spulen B3J und B3K fließt, erregt den Statorpol B32, sodass zwischen dem Statorpol B32 und dem ausgeprägten Rotorpol B3S eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3S in der CCW hin zu dem Statorpol B32, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorspulen B3N und B3M zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Spulen B3N und B3M fließt, erregt den Statorpol B35, sodass zwischen dem Statorpol B35 und dem ausgeprägten Rotorpol B3U eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3U in der CCW hin zu dem Statorpol B35, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorspulen B3N und B3P zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Spulen B3N und B3P fließt, erregt den Statorpol B36, sodass zwischen dem Statorpol B36 und dem aus geprägten Rotorpol B3V eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3V in der CCW hin zu dem Statorpol B36, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Nachdem der Rotor 240 aus der in (a) von 40 dargestellten Rotorposition gedreht ist, wird in der Rotorposition, die in (b) von 40 dargestellt ist, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorspulen B3Q und B3H zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Spulen B3Q und B3H fließt, erregt den Statorpol B38, sodass zwischen dem Statorpol B38 und dem ausgeprägten Rotorpol B3W eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Diese zieht den ausgeprägten Rotorpol B3W in der CCW hin zu dem Statorpol B38, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorspulen B3J und B3H zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Spulen B3J und B3H fließt, erregt den Statorpol B31, sodass zwischen dem Statorpol B31 und dem ausgeprägten Rotorpol B3R eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3R in der CCW hin zu dem Statorpol B31, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Ein Gleichstrom wird gleichzeitig zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Statorspulen B3L und B3M zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Spulen B3L und B3M fließt, erregt den Statorpol B34, sodass zwischen dem Statorpol B34 und dem ausgeprägten Rotorpol B3T eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3T in der CCW hin zu dem Statorpol B34, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Zu der gleichen Zeit wird ein Gleichstrom zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die Sta torspulen B3N und B3M zu fließen. Der Gleichstrom, der durch die Spulen B3N und B3M fließt, erregt den Statorpol B35, sodass zwischen dem Statorpol B35 und dem ausgeprägten Rotorpol B3U eine magnetisch anziehende Kraft erzeugt wird. Dies zieht den ausgeprägten Rotorpol B3U in der CCW hin zu dem Statorpol B35, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird.
Ein Schalten eines benachbarten Paars der Statorspulen abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 230 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 erreicht ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 240 kontinuierlich zu drehen.
Es sind im Folgenden die Charakteristiken von Reluktanzmotoren jeweils mit einem Stator, der zehn Statorpole (M = 10) hat, beschrieben.
Wie in beispielsweise 41, die später beschrieben ist, dargestellt ist, sind zwei Statorwicklungen, die in umfangsmäßig benachbarten Schlitzen jedes Paars angeordnet sind, derart angeordnet, dass einer der zwei Statorwicklungen zuzuführender Gleichstrom hinsichtlich der Richtung entgegengesetzt zu demselben, der der anderen derselben zuzuführen ist, ist.
Eine Richtung eines zuzuführenden Stroms, um durch beispielsweise eine Statorwicklung B5M zu fließen, und jene eines zuzuführenden Stroms, um durch beispielsweise eine Statorwicklung B5S zu fließen, die mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad positioniert sind, sind einander entgegengesetzt.
Bei einem solchen Reluktanzmotor, der einen Zehn-Pol-Stator hat, kann somit jede der Statorspulen in einer Vollteilungswicklung gewickelt sein. Bei einer Vollteilungswicklung besteht die A-Phasen-Spule aus einer positiven A-Phasen-Wicklung B5M und einer negativen A-Phasen-Wicklung B5S, und die B-Phasen-Spule besteht aus einer positiven B-Phasen-Wicklung B5P und einer negativen B-Phasen-Wicklung B5U. Die C-Phasen-Spule besteht zusätzlich aus einer positiven C-Phasen-Wicklung B5R und einer negativen C-Phasen-Wicklung B5W, eine D-Phasen-Spule besteht aus einer posi tiven D-Phasen-Wicklung B5T und einer negativen D-Phasen-Wicklung B5N, und eine E-Phasen-Spule besteht aus einer positiven E-Phasen-Wicklung B5V und einer negativen E-Phasen-Wicklung B5Q.
Jede der Statorspulen kann durch torusförmige Spulen gebildet sein, von denen ein Beispiel in 14 dargestellt ist. Wenn sonst der Motor als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der Statorspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators damit radial ausgerichtet abwechselnd gewickelt (siehe 15).
Bei solchen Reluktanzmotoren, die jeweils einen Zehn-Pol-Stator haben, kann die Zahl K von Rotorpolen auf gleich oder größer als zwei eingestellt sein. Wenn K auf zwei eingestellt ist, kann der in 9 dargestellte Rotor 11E verwendet sein. Der Rotor 11E kann durch aufeinanderfolgendes Ziehen eines entsprechenden der zwei Rotorpole, die im Vorhergehenden dargelegt sind, durch jeden Statorpol drehbar getrieben sein. In dieser Struktur ist es notwendig, einen Umgehungsweg für magnetisch Flüsse zwischen dem Rückjoch des Stators und einem Rückjoch des Rotors vorzusehen. In dieser Struktur können in 39 Rotorpole B3B und B3C eliminiert sein. In einer Drehmomentreduzierungsregion können eine Erzeugung eines Drehmoments durch ein Flussleck, Abschrägungen des Rotors und/oder gestufte Abschrägungen auf solche Reluktanzmotoren angewendet sein, die jeweils einen Acht-Pol-Stator haben.
10S2R-Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen haben ein Merkmal, dass eine Freiheit von überlappenden Drehmomenten, die durch umfangsmäßig benachbarte Statorpole erzeugt werden, im Vergleich zu 6S2R-Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen erhöhter ist.
Bei einem 6S2R-Motor wird genauer gesagt, wenn der Rotor bei einer Drehungsposition positioniert ist, wenn ein Drehmoment verschoben ist, ein Strom überlappend zugeführt, sodass jeder von zwei Statorpolen ein Vorwärts-(positives)Drehmoment erzeugt, wobei durch einen anderen Statorpol ein Rückwärts-(negatives)Drehmoment erzeugt werden kann.
Gegen ein solches Problem kann bei einem 10S2R-Motor, wenn der Rotor bei einer Drehungsposition positioniert ist, wenn ein Drehmoment verschoben ist, selbst wenn ein Strom überlappend zugeführt wird, sodass jeder von zwei Statorpolen ein Vorwärts-(positives)Drehmoment erzeugt, eine magnetomotorische Kraft auf einen anderen Statorpol nahe dem einen Rotorpol wenig beeinflusst werden. Dies macht es möglich, ohne weiteres ausgezeichnete Drehmomentcharakteristiken zu erreichen.
Im Vergleich zu den 8S2R-Motoren kann zusätzlich eine Vollteilungswicklung für einen 10S2R-Motor verwendet sein, und kein spezifischer Entwurf für die Richtungen der magnetischen Flüsse kann auf einen 10S2R-Motor angewandt sein.
Als Nächstes ist eine einundzwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben.
41 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (10S4R-Motors) 110X gemäß der einundzwanzigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des in 1B dargestellten Motors 110 ist der Motor 110X mit 10 Statorpolen (die Zahl M ist zehn), die durch B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59 und B5A dargestellt sind, und einem Vier-Pol-Rotor 250 (die Zahl K ist vier) versehen.
Der Rotor 250 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat als sein äußerer Umfang vier ausgeprägte Pole B5C, B5D, B5E und B5F. Jeder der vier ausgeprägten Pole B5C, B5D, B5E und B5F ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Ein Paar von ausgeprägten Polen B5C und B5D liegt einander radial gegenüber, und das andere Paar von ausgeprägten Polen B5E und B5F liegt ebenfalls radial gegenüber.
Die vier ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Zehn Statorwicklungen (fünf Paare von Statorspulen) B5M, B5N, B5P, B5Q, B5R, B5S, B5T, B5U, B5V und B5W sind in dem Statorkern gewickelt.
Die A-Phasen-Spule B5M und B5S sind in gegenüberliegenden Schlitzen gewickelt, wobei einer derselben zwischen den Statorpolen B5A und B51 und der andere zwischen Statorpolen B55 und B56 ist. Die B-Phasen-Spulen B5P und B5U sind in gegenüberliegenden Schlitzen gewickelt, wobei einer derselben zwischen den Statorpolen B52 und B53 ist, und der andere zwischen den Statorpolen B57 und B58 ist. Die C-Phasen-Spulen B5R und B5W sind in gegenüberliegenden Schlitzen gewickelt, wobei einer derselben zwischen den Statorpolen B54 und B55 ist, und der andere zwischen den Statorpolen B59 und B5A ist.
Die D-Phasen-Spulen B5T und B5N sind in gegenüberliegenden Schlitzen gewickelt, wobei einer derselben zwischen den Statorpolen B56 und B57 ist, und der andere zwischen den Statorpolen B51 und B52 ist. Die E-Phasen-Spulen B5V und B5Q sind in gegenüberliegenden Schlitzen gewickelt, wobei einer derselben zwischen den Statorpolen B58 und B59 ist, und der andere zwischen den Statorpolen B53 und B54 ist.
Der 10S4R-Motor 110X kann auf die gleiche Art und Weise wie der 6S4R-Motor 110 gemäß dem in 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel getrieben sein.
Gemäß der Drehungsposition θr des Rotors 250 kann das eine Paar von ausgeprägten Polen B5E und B56 und das andere Paar von ausgeprägten Polen B5C und B5D durch einen unidirektionalen Strom, der mindestens einer der Statorspulen zuzuführen ist, um dadurch ein Drehmoment zu erzeugen, abwechselnd erregt werden. Die Zufuhr eines unidirektionalen Stroms wird durch eine erweiterte Fünf-Phasen-Steuerungsvorrichtung, die auf der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 basiert, ausgeführt.
Bei der erweiterten Fünf-Phasen-Struktur ist die Effizienz einer Erregung der Fünf-Paar-Statorspulen unter Verwendung von zwei Leistungstransistoren in fünf Leistungstransistoren 2/5. Im Gegensatz dazu ist bei dem herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselrichter (siehe 123) die Effizienz einer Erregung der Drei-Phasen-Statorspulen unter Verwendung eines Leistungstransistors in sechs Leistungstransistoren 1/6.
Die Effizienz einer Erregung der Fünf-Paar-Statorspulen unter Verwendung der erweiterten Fünf-Phasen-Steuerungsvorrichtung ist X-mal der Effizienz einer Erregung der Drei-Phasen-Statorspulen, die den herkömmlichen Drei-Phasen-Wechselrichter verwenden; X ist durch die folgende Gleichung dargestellt: X = (1/6)/(2/5) = 1/2,4
Dies kann die Gesamtstromkapazität der erweiterten Steuerungsvorrichtung reduzieren, was dieselbe somit hinsichtlich ihrer Größe reduziert.
Eine Modifikation des 10S4R-Motors 110X ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
42 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (10S4R-Motors) 110X1 gemäß der Modifikation des 10S4R-Motors 110X dar.
Den zehn Statorpolen des 110X1 sind anstelle der Bezugszeichen B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59 und B5A Bezugszeichen G91, G92, G93, G94, G95, G96, G97, G98, G99 und G9A zugewiesen.
Der Reluktanzmotor 110X1 ist derart entworfen, dass die Umfangsbreite eines elektrischen Winkels jedes Statorpols und jedes Rotorpols größer als dieselbe jedes Statorpols und jedes Rotorpols des Reluktanzmotors 110X ist. In 22 ist ein Ende jeder Spule in der Darstellung weggelassen.
Bei der in (a) von 42 dargestellten Rotorposition wird, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die A-Phasen-Statorspule B5M und B5S zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein D-Phasen-Strom Id zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5T und B5N zu fließen.
Die A- und D-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen A- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol G96 zu dem Statorpol G91 einen magnetischen Fluss G9F. Der induzierte magnetische Fluss G9F verursacht zwischen dem Statorpol G91 und dem ausgeprägten Rotorpol G9B und zwischen dem Statorpol G96 und dem ausgeprägten Rotorpol G9D eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol G9B zu dem Statorpol G91 und zieht den ausgeprägten Pol G9D zu dem Statorpol G96. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Zu der gleichen Zeit wird ein B-Phasen-Strom Ib zugeführt, um durch die B-Phasen-Statorspule B5P und B5U in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein E-Phasen-Strom Ie zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die E-Phasen-Statorspule B5V und B5Q zu fließen.
Die B- und E-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen B- und E-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol G98 zu dem Statorpol G93 einen magnetischen Fluss G9G. Der induzierte magnetische Fluss G9G verursacht zwischen dem Statorpol G93 und dem ausgeprägten Rotorpol G9C und zwischen dem Statorpol G98 und dem ausgeprägten Rotorpol G9E eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol G9C zu dem Statorpol G93 und zieht den ausgeprägten Pol G9E zu dem Statorpol G98. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Nachdem der Rotor 250 aus der in (a) von 42 dargestellten Rotorposition in der CCW leicht gedreht wird, wird in der in (b) von 42 dargestellten Rotorposition der A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die A-Phasen-Statorspule B5M und B5S zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der D-Phasen-Strom Id zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5T und B5N zu fließen.
Die A- und D-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen A- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol G96 zu dem Statorpol G91 einen magnetischen Fluss G9H. Der induzierte magnetische Fluss G9H verursacht zwischen dem Statorpol G91 und dem ausgeprägten Rotorpol G9B und zwischen dem Statorpol G96 und dem ausgeprägten Rotorpol G9D eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol G9B zu dem Statorpol G91 und zieht den ausgeprägten Pol G9D zu dem Statorpol G96. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Zu der gleichen Zeit wird ein C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die C-Phasen-Statorspule B5R und B5W zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der E-Phasen-Strom Ie zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die E-Phasen-Statorspule B5V und B5Q zu fließen.
Die C- und E-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen C- und E-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol G96 zu dem Statorpol G99 einen magnetischen Fluss G9J. Der induzierte magnetische Fluss G9J verursacht zwischen dem Statorpol G94 und dem ausgeprägten Rotorpol G9C und zwischen dem Statorpol G99 und dem ausgeprägten Rotorpol G9E eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol G9C zu dem Statorpol G94 und zieht den ausgeprägten Pol G9E zu dem Statorpol G99. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Bei der in (c) von 42 dargestellten Rotorposition wird der B-Phasen-Strom Ib zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die B-Phasen-Statorspule B5P und B5U zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der D-Phasen-Strom Id zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5T und B5N zu fließen.
Die B- und D-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen B- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol G92 zu dem Statorpol G97 einen magnetischen Fluss G9K. Der induzierte magnetische Fluss G9K verursacht zwischen dem Statorpol G92 und dem ausgeprägten Rotorpol G9B und zwischen dem Statorpol G97 und dem ausgeprägten Rotorpol G9D eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol G9B zu dem Statorpol G92 und zieht den ausgeprägten Pol G9B zu dem Statorpol G97. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Zu der gleichen Zeit wird der C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die C-Phasen-Statorspule B5R und B5W zu fließen. Der E-Phasen-Strom Ie wird zu der gleichen Zeit zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die E-Phasen-Statorspule B5V und B5Q zu fließen.
Die C- und E-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen C- und E-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol G94 zu dem Statorpol G99 einen magnetischen Fluss G9L. Der induzierte magnetische Fluss G9L verursacht zwischen dem Statorpol G94 und dem ausgeprägten Rotorpol G9C und zwischen dem Statorpol G99 und dem ausgeprägten Rotorpol G9E eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol G9C zu dem Statorpol G94 und zieht den ausgeprägten Pol G9E zu dem Statorpol G99. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Bei der in (d) von 42 dargestellten Rotorposition wird der B-Phasen-Strom Ib zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die B-Phasen-Statorspule B5P und B5U zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der D-Phasen-Strom Id zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5T und B5N zu fließen.
Die B- und D-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen B- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol G92 zu dem Statorpol G97 einen magnetischen Fluss G9M. Der induzierte magnetische Fluss G9M verursacht zwischen dem Statorpol G92 und dem ausgeprägten Rotorpol G9B und zwischen dem Statorpol G97 und dem ausgeprägten Rotorpol G9D eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol G9B zu dem Statorpol G92 und zieht den ausgeprägten Pol G9D zu dem Statorpol G97. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Zu der gleichen Zeit wird der C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um durch die C-Phasen-Statorspule B5R und B5W in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der E-Phasen-Strom Ie zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die E-Phasen-Statorspule B5V und B5Q zu fließen.
Die C- und E-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen C- und E-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol G94 zu dem Statorpol G99 einen magnetischen Fluss G9N. Der induzierte magnetische Fluss G9N verursacht zwischen dem Statorpol G94 und dem ausgeprägten Rotorpol G9C und zwischen dem Statorpol G99 und dem ausgeprägten Rotorpol G9E eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol G9C zu dem Statorpol G94 und zieht den ausgeprägten Pol G9E zu dem Statorpol G99. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Ein Schalten der A-, B-, C-, D- und E-Phasen-Ströme Ia, Ib, Ic, Id und Ie voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 250 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 erreicht ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 250 kontinuierlich zu drehen. Das heißt, der Motor 110X1 ist in einem Vier- Quadranten-Treiben getrieben, um den Rotor 250 in der CCW und der CW zu drehen, und derart entworfen, dass ein Leistungslaufdrehmoment oder ein Regenerationsdrehmoment an den Rotor 250 angelegt ist.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist der Reluktanzmotor 110X1 derart entworfen, dass basierend auf den vier ausgeprägten Rotorpolen ein Drehmoment erzeugt wird, und sich der magnetische Fluss, der auf einem Paar von ausgeprägten Rotorpolen basiert, hinsichtlich der Phase von demselben, der auf dem anderen Paar von ausgeprägten Rotorpolen basiert, unterscheidet, sodass Drehmomentwelligkeiten reduziert werden. Der Reluktanzmotor 110X1 ist derart entworfen, dass vier Gleichströme, die durch jeweilige vier Statorspulen in den fünf Statorspulen fließen, dazu beitragen, ein Drehmoment zu erzeugen, sodass ein Drehmoment effektiv erzeugt wird.
Bei dem 10S4R-Motor 110X1 schneiden eine Erhöhung und eine Verringerung eines Paars von magnetischen Flüssen einander. Aus diesem Grund kann ein Energietransport zwischen dem Rotor 250 und einem Strom, der durch jede Phasenwicklung fließt, im Vergleich zu dem 6S2R-Motor 110A, der in 11 dargestellt ist, komplizierter werden.
Es sei bemerkt, dass sich beispielsweise bei der Drehungsposition des Rotors 250, die in(a) von 42 dargestellt ist, eine Spannung, die über der A-Phasen-Spule B5M und B5S induziert wird, von derselben unterscheidet, die über der D-Phasen-Statorspule B5T und B5N induziert wird, abhängig von der Erhöhung oder Verringerung der magnetischen Flüsse G9F und G9G unterscheidet.
Wie in (c) von 42 dargestellt ist, kann, wenn eine Umfangskante der äußeren Oberfläche jedes Rotors eines ausgeprägten Pols in der Gegenuhrzeigerrichtung damit startet, dem Öffnungsende eines Schlitzes des Statorkerns zugewandt zu sein, ein Drehmoment, das in der Situation erzeugt wird, einen niedrigeren Wert haben. Um sich einem solchen Problem zu widmen, können auf den Rotor verschiedene Maßnahmen angewandt sein. Der Rotor kann beispielsweise abgeschrägt sein, oder die Form des Rotors kann erdacht sein, um basierend auf einem Flussleck ein Drehmoment zu erzeu gen. Diese Maßnahmen sind später beschrieben. Bei dem Motor 110X1 kann, um ein Ende jeder Statorspule zu reduzieren, jede der Statorspulen durch torusförmige Spulen gebildet sein, von denen ein Beispiel in 14 dargestellt ist. Wenn der Motor 110X1 als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der Statorspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators radial damit ausgerichtet, abwechselnd gewickelt (siehe 15).
Die Konfiguration des in 42 dargestellten Rotors 250 kann von derselben des in 43 dargestellten Rotors 250A oder derselben eines in 44 dargestellten Rotors 250B geändert sein.
Der Rotor 250A ist als zwei sich axial erstreckende Plattenglieder, die parallel und radial angeordnet sind, um hinsichtlich der Mittenrichtung der Ausgangswelle (nicht gezeigt) symmetrisch zu sein, entworfen. Beide Enden eines der Plattenglieder sind nahe dem inneren Umfang des Statorkerns mit einem Luftzwischenraum dazwischen positioniert; diese Enden dienen als zwei ausgeprägte Pole H51 und H52. Beide Enden des anderen der Plattenglieder sind nahe dem inneren Umfang des Statorkerns mit einem Luftzwischenraum dazwischen positioniert; diese Enden dienen als zwei ausgeprägte Pole H53 und H54.
Im Vergleich zu der Struktur des Rotors 250A ist der Rotor 250B derart entworfen, dass ein Ende eines der Plattenglieder ein Ende des anderen der Plattenglieder berührt. Beide Enden eines der Plattenglieder sind nahe dem inneren Umfang des Statorkerns mit einem Luftzwischenraum dazwischen positioniert; diese Enden dienen als zwei ausgeprägte Pole H61 und H62. Beide Enden des anderen der Plattenglieder sind nahe dem inneren Umfang des Statorkerns mit einem Luftzwischenraum dazwischen positioniert; diese Enden dienen als zwei ausgeprägte Pole H63 und H64.
Es sei bemerkt, dass, wenn der in 9 dargestellte 6S4R-Motor 110 umfangsmäßig erweitert ist, um als ein 24S8R-Motor (Mehrpolmotor), wie in 10 dargestellt ist, entworfen zu sein, derselbe durch Drei-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic, ohne dass sich magnetische Flüsse schneiden, gesteuert sein kann. Bei dem Mehrpolmotor kann ein Spannungsungleichgewicht, das in dem in 42 dargestellten Motor 110X1 verursacht wird, nicht erscheinen. Das heißt, Mehrpolmotoren, die auf dem 6S4R-Motor 110 basieren, können verhindern, dass eine Beziehung zwischen einem Strom, der in jeder Phasenwicklung fließt, und Flussverkettungen elektromagnetisch kompliziert wird.
Eine zweiundzwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
(a) und (b) von 45 stellen schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (10S6R-Motors) 110Y gemäß der zweiundzwanzigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Die Struktur des Stators des Motors 110Y ist identisch zu derselben des in 41 dargestellten Motors 110X.
Ein Rotor 260 des Motors 110Y hat eine im Wesentlichen ringförmige Form und hat als sein äußerer Umfang sechs ausgeprägte Pole B61, B62, B63, B64, B65 und B66. Jeder der sechs ausgeprägten Pole B61, B62, B63, B64, B65 und B66 ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt nach außen radial vorsteht. Die sechs ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Bei der in (a) von 45 dargestellten Rotorposition wird, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die A-Phasen-Statorspule B5M und B5S zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein D-Phasen-Strom Id zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5T und B5N zu fließen.
Die A- und D-Phasen-Ströme, die die durch die jeweiligen A- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B56 zu dem Statorpol B51 einen magnetischen Fluss B6A. Der induzierte magnetische Fluss B6A verursacht zwischen dem Statorpol B51 und dem ausgeprägten Rotorpol B61 und zwischen dem Statorpol B56 und dem ausgeprägten Rotorpol B64 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol B61 zu dem Statorpol B51 und zieht den ausgeprägten Pol B64 zu dem Statorpol B56. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Zu der gleichen Zeit wird ein C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die C-Phasen-Statorspule B5R und B5W zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein E-Phasen-Strom Ie zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die E-Phasen-Statorspule B5V und B5Q zu fließen.
Die C- und E-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen C- und E-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B54 zu dem Statorpol B59 einen magnetischen Fluss B6B. Der induzierte magnetische Fluss B6B verursacht zwischen dem Statorpol B59 und dem ausgeprägten Rotorpol B66 und zwischen dem Statorpol B54 und dem ausgeprägten Rotorpol B63 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol B66 zu dem Statorpol B59 und zieht den ausgeprägten Pol B63 zu dem Statorpol B54. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Nachdem der Rotor 260 aus der in (a) von 45 dargestellten Rotorposition leicht in der CCW gedreht ist, wird bei der in (b) von 45 dargestellten Rotorposition der A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die A-Phasen-Statorspule B5M und B5S zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der D-Phasen-Strom Id zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5T und B5N zu fließen.
Die A- und D-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen A- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B56 zu dem Statorpol B51 den magnetischen Fluss B6A. Der induzierte magnetische Fluss B6A verursacht zwischen dem Statorpol B51 und dem ausgeprägten Rotorpol B61 und zwischen dem Statorpol B56 und dem ausgeprägten Rotorpol B64 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol 61 zu dem Statorpol B51 und zieht den ausgeprägten Pol B64 zu dem Statorpol B56. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Zu der gleichen Zeit wird ein B-Phasen-Strom Ib zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die B-Phasen-Statorspule B5P und B5U zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der E-Phasen-Strom Ie zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die E-Phasen-Statorspule B5V und B5Q zu fließen.
Die B- und E-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen B- und E-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B58 zu dem Statorpol B53 eine magnetischen Fluss B6C. Der induzierte magnetische Fluss B6C verursacht zwischen dem Statorpol B53 und dem ausgeprägten Rotorpol B62 und zwischen dem Statorpol B58 und dem ausgeprägten Rotorpol B65 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol B62 zu dem Statorpol B53 und zieht den ausgeprägten Pol B65 zu dem Statorpol B58. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Ein Schalten der A-, B-, C-, D- und E-Phasen-Ströme Ia, Ib, Ic, Id und Ie voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 260 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 erreicht ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 260 kontinuierlich zu drehen.
Als Nächstes ist eine dreiundzwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben.
(a) und (b) von 46 stellen ein Beispiel der Struktur eine Reluktanzmotors (10S8R-Motors) 110Z gemäß der dreiundzwanzigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels schematisch dar.
Die Struktur des Stators des Motors 110Z ist identisch zu derselben des Motors 110X, die in 41 dargestellt ist.
Ein Rotor 270 des Motors 110Z hat eine im Wesentlichen ringförmige Form und hat als sein äußerer Umfang acht ausgeprägte Pole B71, B72, B73, B74, B75, B76, B76, B77 und B78. Jeder der acht ausgeprägten Pole B71, B72, B73, B74, B75, B76, B76, B77 und B78 ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Die acht ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Bei der in (a) von 46 dargestellten Rotorposition wird, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die A-Phasen-Statorspule B5M und B5S zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein D-Phasen-Strom Id zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5T und B5N zu fließen.
Die A- und D-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen A- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B56 zu dem Statorpol B51 einen magnetischen Fluss B7A. Der induzierte magnetische Fluss B7A verursacht zwischen dem Statorpol B51 und dem ausgeprägten Rotorpol B71 und zwischen dem Statorpol B56 und dem ausgeprägten Rotorpol B75 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol 71 zu dem Statorpol B51 und zieht den ausgeprägten Pol B75 zu dem Statorpol B56. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Zu der gleichen Zeit wird ein B-Phasen-Strom Ib zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die B-Phasen-Statorspule B5P und B5U zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird ein D-Phasen-Strom Id zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5T und B5N zu fließen.
Die B- und D-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen B- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B52 zu dem Statorpol B57 einen magnetischen Fluss B7B. Der induzierte magnetische Fluss B7B verursacht zwischen dem Statorpol B57 und dem ausgeprägten Rotorpol B76 und zwischen dem Statorpol B52 und dem ausgeprägten Rotorpol B72 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol B76 zu dem Statorpol B57 und zieht den ausgeprägten Pol B72 zu dem Statorpol B52. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Nachdem der Rotor 270 aus der in (a) von 46 dargestellten Rotorposition leicht in der CCW gedreht ist, wird bei der in (b) von 46 dargestellten Rotorposition der A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die A-Phasen-Statorspule B5M und B5S zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der D-Phasen-Strom Id zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5T und B5N zu fließen.
Die A- und D-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen A- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B56 zu dem Statorpol B51 einen magnetischen Fluss B7A. Der induzierte magnetische Fluss B7A verursacht zwischen dem Statorpol B51 und dem ausgeprägten Rotorpol B71 und zwischen dem Statorpol B56 und dem ausgeprägten Rotorpol B75 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol 71 zu dem Statorpol B51 und zieht den ausgeprägten Rotorpol B75 zu dem Statorpol B56. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Zu der gleichen Zeit wird ein A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die A-Phasen-Statorspule B5M und B5S zu fließen. Zu der gleichen Zeit wird der C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um in den Richtungen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind, durch die D-Phasen-Statorspule B5R und B5W zu fließen.
Die A- und C-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen A- und C-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B5A zu dem Statorpol B55 einen magnetischen Fluss B7C. Der induzierte magnetische Fluss B7C verursacht zwischen dem Statorpol B55 und dem ausgeprägten Rotorpol B74 und zwischen dem Statorpol B5A und dem ausgeprägten Rotorpol B78 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft zieht den ausgeprägten Rotorpol B74 zu dem Statorpol B55 und zieht den ausgeprägten Pol B78 zu dem Statorpol B5A. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment T.
Ein Schalten der A-, B-, C-, D- und E-Phasen-Ströme Ia, Ib, Ic, Id und Ie voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 270 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 erreicht ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 270 kontinuierlich zu drehen.
Es seien Reluktanzmotoren mit jeweils einem Statur beschrieben, der zwölf Statorpole (M = 12) hat.
Ein Typ solcher Reluktanzmotoren mit einem Zwölf-Pol-Statur ist ein 12S4R-Motor, der durch Erweitern des 6S2R-Motors 110A als ein Vier-Pol-Motor entworfen ist. Der 12S4R-Motor, der auf dem 6S2R-Motor 110A basiert, hat Charakteristiken, die gleich denselben des 6S2R-Motors 110A sind.
Ein anderer Typ solcher Reluktanzmotoren mit einem Zwölf-Pol-Statur ist ein 12S4R-Motor, der durch Erweitern des 6S4R-Motors 110 als ein Vier-Pol-Motor entworfen ist. Der 12S4R-Motor, der auf dem 6S4R-Motor 110 basiert, hat Charakteristiken, die gleich denselben des 6S4R-Motors 110 sind.
Diese 12S4R-Motoren sind Drei-Phasen-Motoren. Es sei bemerkt, dass bei diesen 12S4R-Motoren ein Teil jedes Rotorpols um einen Bereich von 0 bis 30 elektrischen Grad in der Umfangsrichtung des Rotors verschoben sein kann. Die Umfangsbreite eines elektrischen Winkels eines Teils von entweder jedem Rotorpol oder jedem Statorpol kann durch einen Bereich von 0 bis 30 elektrischen Grad erhöht oder reduziert sein.
Diese Modifikationen können Drehmomentwelligkeiten und Vibrationen der 12S4R-Motoren reduzieren.
Als Nächstes ist eine vierundzwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben.
47 stellt ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (12S10R-Motors) 710 gemäß der vierundzwanzigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels schematisch dar.
Im Vergleich zu der Struktur des in 1B dargestellten Motors 110 ist der Motor 701 mit zwölf Statorpolen (die Zahl M ist zwölf), die durch B81, B82, B83, B84, B85, B86, B87, B88, B89, B8A, B8B und B8C dargestellt sind, und einem Zehn-Pol-Rotor 280 (die Zahl K ist zehn) versehen.
Der Rotor 280 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat als sein äußerer Umfang zehn ausgeprägte Pole. Sechs Polen der zehn ausgeprägten Pole sind Bezugszeichen B8K, B8L, B8M, B8N, B8P und B8Q zugewiesen. Jeder der zehn ausgeprägten Pole ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Ein Paar von ausgeprägten Polen B5C und B5D liegt einander radial gegenüber, und das andere Paar von ausgeprägten Polen B5E und B5F liegt ebenfalls einander radial gegenüber. Die zehn ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Zwölf Statorspulen B8R, B8S, B8T, B8U, B8V, B8W, B8X, B8Y, B8Z, B8D, B8E und B8F sind in dem Statorkern gewickelt.
Bei dem Motor 701 ist jede der zwölf Statorspulen nicht in einer Vollteilungswicklung gewickelt, da eine Richtung eines Rotorpols und die eines anderen Rotorpols von dem Rotorpol einander um 180 elektrische Grad entgegengesetzt sind.
Jede der Statorspulen ist beispielsweise durch torusförmige Spulen gebildet, wobei ein Beispiel davon in 14 dargestellt ist. Wenn sonst der Motor 701 als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der Statorspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators radial damit ausgerichtet abwechselnd gewickelt (siehe 15).
Die A-Phasen-Spule B8R ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B8C und B81 gewickelt, die B-Phasen-Spule B8S ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B81 und B82 gewickelt, und die C-Phasen-Spule B8T ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B82 und B83 gewickelt. Die D-Phasen-Spule B8U ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B83 und B84 gewickelt, die E-Phasen-Spule B8V ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B84 und B85 gewickelt, und die F-Phasen-Spule B8W ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B85 und B86 gewickelt.
Die G-Phasen-Spule B8X ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B86 und B87 gewickelt, die H-Phasen-Spule B8Y ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B87 und B88 gewickelt, und die J-Phasen-Spule B8Z ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B88 und B89 gewickelt. Die K-Phasen-Spule B8D ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B89 und B8A gewickelt, die M-Phasen-Spule B8E ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B8A und B8B gewickelt und die N-Phasen-Spule B8F ist in einem Schlitz zwischen den Statorpolen B8B und B8C gewickelt.
Bei der in 47 dargestellten Rotorposition werden, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, A- und D-Phasen-Ströme Ia und Id zugeführt, um durch jeweils die A- und D-Phasen-Statorspulen B8R und B8F zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind.
Die A- und D-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen A- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B8C zu dem ausgeprägten Rotorpol B8K einen magnetischen Fluss B8G. Der induzierte magnetische Fluss B8G zieht den ausgeprägten Rotorpol B8K zu dem Statorpol B8C, sodass in der CCW ein Drehmoment T erzeugt wird.
Parallel zu der Stromzufuhr werden A- und B-Phasenströme Ia und Ib zugeführt, um jeweils durch die A- und B-Phasen-Statorspulen B8R und B8F zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind.
Die A- und B-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen A- und B-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem ausgeprägten Rotorpol B8L zu dem Statorpol B81 einen magnetischen Fluss B8H. Der induzierte magnetische Fluss B8H zieht den ausgeprägten Rotorpol B8L zu dem Statorpol B81, sodass in der CCW ein Drehmoment T erzeugt wird.
Parallel zu der Stromzufuhr werden C- und B-Phasenströme Ic und Ib zugeführt, um jeweils durch die C- und B-Phasen-Statorspulen B8T und B8S zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind.
Die C- und B-Phasen-Ströme, die durch die jeweiligen C- und B-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B82 zu dem Rotorpol B8M einen magnetischen Fluss B8J. Der induzierte magnetische Fluss B8J zieht den Rotorpol B8M zu dem Statorpol B82, sodass in der CCW ein Drehmoment T erzeugt wird.
Parallel zu der Stromzufuhr werden G- und F-Phasen-Ströme Ig und If zugeführt, um durch jeweils die G- und F-Phasen-Statorspulen B8X und B8F zu fließen, die durch ein umkreistes Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind.
Die G- und F-Phasen-Ströme, die durch jeweils die G- und F-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B86 zu dem ausgeprägten Rotorpol B8N einen magnetischen Fluss J11. Der induzierte magnetische Fluss J11 zieht den ausgeprägten Rotorpol B8N zu dem Statorpol B86, sodass in der CCW ein Drehmoment T erzeugt wird.
Parallel zu der Stromzufuhr werden G- und H-Phasen-Ströme Ig und Ih zugeführt, um durch jeweils die G- und H-Phasen-Statorspulen B8X und B8Y zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind.
Die G- und H-Phasen-Ströme, die durch jeweils die G- und H-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem ausgeprägten Rotorpol B8P zu dem Statorpol B87 einen magnetischen Fluss J12. Der induzierte magnetische Fluss J12 zieht den ausgeprägten Rotorpol B8P zu dem Statorpol B87, sodass in der CCW ein Drehmoment T erzeugt wird.
Parallel zu der Stromzufuhr werden J- und H-Phasen-Ströme Ij und Ih zugeführt, um durch jeweils die 5- und H-Phasen-Statorspulen B8Z und B8Y zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind.
Die J- und H-Phasen-Ströme, die durch jeweils die J- und H-Phasen-Spulen fließen, induzieren von der Statorspule B88 zu dem ausgeprägten Rotorpol B8Q einen magnetischen Fluss J13. Der induzierte magnetische Fluss J13 zieht den ausgeprägten Rotorpol B8Q zu dem Statorpol B88, sodass in der CCW ein Drehmoment T erzeugt wird.
Ein Schalten der A-, B-, C-, D-, E-, F-, G-, H-, J-, K-, M- und N-Phasen-Ströme Ia, Ib, Ic, Id, Ie, If, Ig, Ih, Ij, Ik, Im und In voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 280 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 erreicht ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 280 kontinuierlich zu drehen.
In 47 kann die Summe von radialen Komponenten der magnetischen Flüsse B8G, B8H, B8J, J11, J12 und J13 möglicherweise nicht null sein, die magnetischen Flüsse B8G, B8H, B8J, J11, J12 und J13 können jedoch über einen anderen Statorpol und einen anderen Rotorpol radial eine Schleife bilden. Einige der A-, B-, C-, D-, E-, F-, G-, H-, J-, K-, M- und N-Phasen-Ströme Ia, Ib, Ic, Id, Ie, If, Ig, Ih, Ij, Ik, Im und In können nicht zugeführt werden, um durch entsprechende einige der Statorspulen zu fließen. Der Pegel von jedem der A-, B-, C-, D-, E-, F-, G-, H-, J-, K-, M- und N-Phasen-Ströme Ia, Ib, Ic, Id, Ie, If, Ig, Ih, Ij, Ik, Im und In kann frei ausgewählt sein. Um somit ein Drehmoment zu erzeugen, können verschiedene Kombinationen der Pegel der Ströme Ia, Ib, Ic, Id, Ie, If, Ig, Ih, Ij, Ik, Im und In ausgeführt werden. Dies bedeutet, dass verschiedene Verfahren zum Treiben des Motors 7081 vorgesehen sein können.
Angesichts der Reduzierung der Belastung des Wechselrichters der Steuerungsschaltung CC oder CC1, der Reduzierung eines Eisenverlustes, der Reduzierung des Kupferverlustes und/oder der Reduzierung der Spannung über jeder Statorspule kann beispielsweise eines der verschiedenen Treibverfahren zum Treiben des Motors 701 ausgewählt sein.
Es sei bemerkt, dass bei dem Motor 701 ein Paar von Statorwicklungen als Jede-Phase-Spule in einem entsprechenden Schlitz gewickelt sein kann. Dies kann den Motor 701 als einen Zwölf-Phasen-Reluktanzmotor treiben. Wenn der Motor 701 derart modifiziert ist, dass bidirektionale Ströme zugeführt werden, um durch einige der Statorspulen zu fließen, kann jede der zwölf Statorspulen in einer Vollteilungswicklung gewickelt sein.
Es seien Reluktanzmotoren jeweils mit einem Stator, der vierzehn Statorpole (M = 14) hat, im Folgenden beschrieben.
Bei einem solchen Reluktanzmotor, der einen Vierzehn-Pol-Stator hat, kann jede der vierzehn Statorspulen in einer Vollteilungswicklung gewickelt sein. Jede der vierzehn Statorspulen kann durch torusförmige Spulen gewickelt sein, wobei ein Beispiel dieser in 14 dargestellt ist. Wenn sonst ein solcher Reluktanzmotor, der einen Vierzehn-Pol-Stator hat, als ein Doppelmotor entworfen ist, ist jede der vierzehn Statorspulen in einem entsprechenden einen Schlitz des ersten Stators und einem entsprechenden einen Schlitz des zweiten Stators radial ausgerichtet damit abwechselnd gewickelt (siehe 15). Ein Verwenden der torusförmigen Wicklung oder der Wicklung für den Doppelmotor kann ohne weiteres die vierzehn Statorspulen bilden, wobei ein Ende jeder der vierzehn Statorspulen klein gehalten ist.
Eine fünfundzwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
48 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (14S4R-Motors) 702 gemäß der fünfundzwanzigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des in 1B dargestellten Motors 110 ist der Motor 702 mit vierzehn Statorpolen (die Zahl M ist vierzehn), die durch B91, B92, B93, B94, B95, B96, B97, B98, B99, B9A, B9B, B9C, B9D und B9E dargestellt sind, und einem Vier-Pol-Rotor 290 (die Zahl K ist vier) versehen.
Der Rotor 290 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat an seinem äußeren Umfang vier ausgeprägte Pole. Da die Struktur des Vier-Pol-Rotors beschrieben wurde (siehe 1B, 41 oder dergleichen), sind die Beschreibungen desselben weggelassen.
Vierzehn Statorwicklungen (sieben Paare von Statorspulen) B9V, B9W, B9X, B9Y, B9Z, B9F, B9G, B9H, B9J, B9K, B9L, B9M, B9N und B9P sind in dem Statorkern gewickelt.
Bei dem Motor 702 ist jede der vierzehn Statorspulen beispielsweise in einer Vollteilungswicklung gewickelt.
Die A-Phasen-Spule B9V und B9H ist in entsprechenden gegenüberliegenden Schlitzen mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad gewickelt. Ein A-Phasen-Strom Ia wird zugeführt, um durch die A-Phasen-Spule B9V und B9H zu fließen. Die B-Phasen-Spule B9X und B9K ist in entsprechenden gegenüberliegenden Schlitzen mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad gewickelt. Ein B-Phasen-Strom Ib wird zugeführt, um durch die B-Phasen-Spule B9X und B9K zu fließen. Die C-Phasen-Spule B9Z und B9M ist in entsprechenden gegenüberliegenden Schlitzen mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad gewickelt. Ein C-Phasen-Strom Ic wird zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule B9Z und B9M zu fließen. Die D-Phasen-Spule B9G und B9P ist in entsprechenden gegenüberliegenden Schlitzen mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad gewickelt. Ein D-Phasen-Strom Id wird zugeführt, um durch die D-Phasen-Spule B9G und B9P zu fließen.
Die E-Phasen-Spule B9J und B9W ist in entsprechenden gegenüberliegenden Schlitzen mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad gewickelt. Ein E-Phasen-Strom Ie wird zugeführt, um durch die E-Phasen-Spule B9J und B9W zu fließen. Die F-Phasen-Spule B9L und B9Y ist in entsprechenden gegenüberliegenden Schlitzen mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad gewickelt. Ein F-Phasen-Strom If wird zugeführt, um durch die F-Phasen-Spule B9L und B9Y zu fließen. Die G-Phasen-Spule G9N und B9F ist in entsprechenden gegenüberliegenden Schlitzen mit einer Teilung von 180 elektrischen Grad gewickelt. Ein G-Phasen-Strom Ig wird zugeführt, um durch die G-Phasen-Spule B9N und B9F zu fließen.
Der 14S4R-Motor 702 kann auf die gleiche Art und Weise wie der Motor 110 getrieben werden. Der 14S4R-Motor 702 hat ein Merkmal, dass es um den äußeren Umfang des Rotors 290 einen großen Raum gibt. Der Raum kann insbesondere verwendet werden, wenn die Form des Rotors 290 begrenzt ist.
Eine sechsundzwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
49 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (14S6R-Motors) 703 gemäß der sechsundzwanzigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des Motors 110, die in 1B dargestellt ist, ist der Motor 703 mit dem Stator, dessen Struktur identisch zu derselben des Motors 702 ist, versehen.
Der Motor 703 ist ferner mit einem Sechs-Pol-Rotor 300 (die Zahl K ist sechs) versehen.
Der Rotor 300 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat als sein Umfang sechs ausgeprägte Pole C01. Jeder der sechs ausgeprägten Pole ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Die sechs ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Der 14S6R-Motor 703 kann auf die gleiche Art und Weise wie der Motor 110 getrieben sein. Der 14S6R-Motor 703 hat ein Merkmal, dass eine Drehmomenterzeugungsregion von jedem der Statorpole dieselbe eines anderen Statorpols überlappt. Im Vergleich zu dem Motor 702 kann somit der Motor 703 ein größeres Drehmoment und niedrigere Drehmomentwelligkeiten erreichen.
Eine siebenundzwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
50 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (14S8R-Motors) 704 gemäß der siebenundzwanzigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des Motors 110, der in 1B dargestellt ist, ist der Motor 704 mit dem Stator, dessen Struktur identisch zu derselben des Motors 702 ist, versehen.
Der Motor 704 ist ferner mit einem Acht-Pol-Rotor 310 (die Zahl K ist acht) versehen.
Der Rotor 310 hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat an seinem äußeren Umfang acht ausgeprägte Pole. Sieben der acht ausgeprägten Pole sind Bezugszeichen C11, C12, C13, C14, C15, C16 und C17 zugewiesen. Jeder der acht ausgeprägten Pole ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Die acht ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Der 14S8R-Motor 704 kann vier Motorpole verwenden, um ein Drehmoment zu erzeugen, während der Rotor 310 gedreht wird, und basierend auf einem Strom, der durch jede von acht Statorwicklungen fließt, ein Drehmoment zu erzeugen. Der 1458R-Motor 704 kann somit ein Drehmoment erhöhen, das dadurch zu erzeugen ist, und die Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1, die denselben treibt, reduzieren. Dies macht es möglich, ein Motorsystem, das aus dem Motor 704 und der Steuerungsvorrichtung Cc oder CC1 besteht, hinsichtlich des Aufwands und der Größe zu reduzieren.
Bei der in 50 dargestellten Rotorposition werden, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, A- und E-Phasen-Ströme Ia und Ie zugeführt, um durch die A-Phasen-Spule B9V und B9H und durch jeweils die E-Phasen-Statorspule B9J und B9W jeweils zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind.
Die A- und E-Phasen-Ströme, die durch jeweils die A- und D-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B98 zu dem Statorpol B91 einen magnetischen Fluss C17. Der induzierte magnetische Fluss C17 zieht den ausgeprägten Rotorpol C11 zu dem Statorpol B91 und zieht den ausgeprägten Rotorpol C14 zu dem Statorpol B98, sodass in der CCW ein Drehmoment T erzeugt wird.
Zu der gleichen Zeit werden B- und F-Phasen-Ströme Ib und If zugeführt, um durch die B-Phasen-Spule B9X und B9K und die F-Phasen-Statorspule B9L und B9Y jeweils zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind.
Die B- und F-Phasen-Ströme, die jeweils durch die B- und F-Phasen-Spulen fließen, induzieren von dem Statorpol B9A zu dem Statorpol B93 einen magnetischen Fluss C18. Der induzierte magnetische Fluss C18 zieht den ausgeprägten Rotorpol C12 zu dem Statorpol B93 und zieht den ausgeprägten Rotorpol C15 zu dem Statorpol B9A, sodass in der CCW ein Drehmoment T erzeugt wird.
Parallel zu der Stromzufuhr werden C- und G-Phasenströme Ic und Ig zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule B9Z und B9M und die G-Phasen-Statorspule B9N und B9F jeweils zu fließen, die durch das umkreiste Kreuz und den umkreisten Punkt angegeben sind.
Die C- und G-Phasen-Ströme, die durch jeweils die C- und G-Phasen-Spule fließen, induzieren von dem Statorpol B9C zu dem Statorpol B95 einen magnetischen Fluss C19. Der induzierte magnetische Fluss C19 zieht den ausgeprägten Rotorpol C13 zu dem Statorpol B95 und zieht den ausgeprägten Rotorpol C16 zu dem Statorpol B9C, sodass in der CCW ein Drehmoment T erzeugt wird.
Ein Schalten der A-, B-, C-, D-, E-, F- und G-Phasen-Ströme Ia, Ib, Ic, Id, Ie, If und Ig voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 310 unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 erreicht in der CCW ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor 310 kontinuierlich zu drehen. Das heißt, unter der Steuerung der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 kann der Motor 704 in der CCW und der CW getrieben werden und derart entworfen sein, dass ein Leistungslaufdrehmoment oder ein Regenerationsdrehmoment an den Rotor 310 angelegt ist.
Der in 50 dargestellte Motor 704 ist entworfen, um durch gleichzeitiges Erregen von vier Statorpolen oder sechs Statorpolen ein Drehmoment zu erzeugen, sodass ein durch den Motor 704 zu erzeugendes Drehmoment erhöht wird. Der Motor 704 kann entworfen sein, um die Zahl von Statorpolen, die verwendet werden, um ein Drehmoment zu erzeugen, zu beschränken, um dadurch eine Spannung, die durch jede Statorspule induziert wird, zu reduzieren. Dies macht es möglich, hohe UpM des Rotors 310 innerhalb einer begrenzten Spannung der Gleichstromleistungsquelle der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zu erreichen. Jede Statorwicklung in einem Schlitz, durch die ein unidirektionaler Strom fließt, kann umfangsmäßig benachbarte Statorpole über den Schlitz erregen, sodass dem Motor 704 durch eine Mehrzahl von Stromzufuhrwegen gleichzeitig Leistung zugeführt wird. Dies reduziert die Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1, sodass ein Motorsystem, das aus dem Motor 704 und der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 besteht, hinsichtlich des Aufwands und der Größe reduziert wird.
Eine achtundzwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
51 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (14S10R-Motors) 705 gemäß der achtundzwanzigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des in 1B dargestellten Motors 110 ist der Motor 705 mit dem Stator 705 versehen, dessen Struktur identisch zu derselben des Motors 702 ist.
Der Motor 705 ist ferner mit einem Zehn-Pol-Rotor 320 (die Zahl K ist zehn) versehen.
Der Rotor 320 hat eine im Wesentlichen ein ringförmige Form und hat an seinem äußeren Umfang zehn ausgeprägte Pole. Jeder der zehn ausgeprägten Pole ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Die zehn ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umfangsmäßig angeordnet.
Bei der in 51 dargestellten Rotorposition werden, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, drei Paare von Statorspulen des Motors 705 auf die gleiche Art und Weise, wie der Motor 704 selektiv erregt, um dadurch in der CCW ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen. Die Charakteristiken des Motors 705 sind ähnlich zu denselben des Motors 704.
Eine neunundzwanzigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
52 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eine Reluktanzmotors (14S12R-Motors) 706 gemäß der neunundzwanzigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Im Vergleich zu der Struktur des in 1B dargestellten Motors 110 ist der Motor 705 mit dem Stator, dessen Struktur identisch zu derselben des Motors 702 ist, versehen.
Der Motor 705 ist ferner mit einem Zwölf-Pol-Rotor 330 (die Zahl K ist zwölf) versehen.
Der Rotor 330 hat eine im Wesentlichen ringförmige Form und hat an seinem äußeren Umfang zwölf ausgeprägte Pole. Jeder der zwölf ausgeprägten Pole ist derart gebildet, dass sein entsprechender äußerer Umfangsabschnitt radial nach außen vorsteht. Die zwölf ausgeprägten Pole sind mit regelmäßigen Teilungen umgangsmäßig angeordnet.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, werden bei der in 51 dargestellten Rotorposition, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, magnetische Flüsse, die durch dicke Pfeile in 51 dargestellt sind, induziert, um magnetisch anziehende Kräfte zu erzeugen; diese magnetisch anziehenden Kräfte erzeugen in der CCW ein Drehmoment.
Die Verteilung von magnetischen Flüssen, die durch den in 52 dargestellten Motor 706 erzeugt werden, ist jedoch zu derselben von magnetischen Flüssen, die durch den Motor 704 oder 705, der in 50 oder 51 dargestellt ist, induziert werden, unterschiedlich. Dies liegt daran, dass die Zahl (M = 14) der Statorpole ähnlich zu der Zahl (K = 12) der Rotorpole ist. Die Verteilung der magnetischen Flüsse, die durch den Motor 706 induziert werden, ist ähnlich zu derselben von Vernier-Motoren.
Der Motor 706 ist jedoch insbesondere derart entworfen, derart, dass
die Richtung eines Stroms, der durch jede Statorwicklung in einem entsprechenden Schlitz fließt, umgekehrt zu derselben eines Stroms ist, der durch eine andere Statorwicklung in einem Schlitz, der benachbart zu dem entsprechenden Schlitz ist, fließt;
Induzierte magnetische Flüsse hinsichtlich der Richtung zueinander unterschiedlich sind; und
jeder Statorpol einen entsprechenden Rotorpol einzeln erregt.
Als ein Resultat ist es möglich, die Dicke des Rückjochs des Stators zu reduzieren, und die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 hinsichtlich der Größe im Vergleich zu der Struktur von solchen Vernier-Motoren zu reduzieren.
Die Charakteristiken des Motors 706 sind ähnlich zu denselben des Motors 704 oder 705, sodass ein großes Drehmoment erreicht wird. Bei dem Motor 706 ist es möglich, mindestens eines einer Mehrzahl von Paaren von Statorspulen, die zu verwenden sind, um ein Drehmoment zu erzeugen, auszuwählen.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, sind Reluktanzmotoren, die eine große Zahl M von Statorpolen und eine große Zahl K von Rotorpolen haben, von denen Beispiele in 50, 51 und 52 dargestellt sind, fähig, durch viele Statorpole Drehmomente zu erzeugen, und daher können dieselben höhere Drehmomente erreichen.
Zu dieser Zeit erregt jeder Phasenstrom das weichmagnetische Material, um einen magnetischen Fluss zu induzieren, und der magnetische Fluss, der durch jeden Phasenstrom induziert wird, ist mit einer Mehrzahl von Statorwicklungen magnetisch verkettet. Dies erhöht Gegeninduktivitäten. Als ein Resultat wird eine Spannung Vz über jeder Statorspule durch alle Flussverkettungen φa dadurch beeinflusst. Die Spannung Vz über jeder Statorwicklung ist somit durch das Produkt der Zahl Nw von Windungen jeder Statorspule und der Rate einer Änderung von allen Flussverkettungen φa durch eine entsprechende Statorspule gegeben. Die Spannung Vz über jeder Statorspule ist somit größer als eine Spannung über jeder Statorspule, wenn die Spannung einen magnetischen Fluss von lediglich einem Statorpol erzeugt.
Wenn ein Reluktanzmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen, der eine große Zahl M von Statorpolen und eine große Zahl K von Rotorpolen hat, innerhalb einer voreingestellten Grenze der Gleichstromleistungsquelle getrieben wird, kann die Drehungsgeschwindigkeit ωr des Rotors durch die voreingestellte Grenze der Gleichstromleistungsquelle begrenzt sein.
Um sich einer solchen Begrenzung zu widmen, begrenzt, wenn der Rotor bei einer Drehungsgeschwindigkeit gleich oder höher als der Wert ωr gedreht wird, der Reluktanzmotor die Zahl von Statorpolen, die zu verwenden sind, um ein Drehmoment zu erzeugen, um die Spannung, die über jeder Statorwicklung induziert wird, zu reduzieren, sodass die Drehungsgeschwindigkeit gleich oder höher als der Wert ωr selbst dann beibehalten wird, wenn die Gleichspannung der Gleichstromleistungsquelle in die voreingestellte Grenze beschränkt ist.
Jede Statorwicklung, durch die ein unidirektionaler Strom fließt, ist entworfen, um ein Paar von benachbarten Statorpolen darüber zu erregen, sodass dem Motor durch eine Mehrzahl von Wicklungswegen gleichzeitig Leistung zugeführt wird. Dies kann die Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 reduzieren, sodass die Steuerungsschaltung CC oder CC1 hinsichtlich der Größe und des Aufwands reduziert ist.
In 39 und dergleichen ist beispielsweise die Umfangsbreite jedes Statorpols und jedes Rotorpols eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als „3601(8 × 2) = 22,5 elektrische Grad” eingestellt, dieselbe kann jedoch erhöht oder reduziert werden, um die erforderlichen Charakteristiken des Motors zu erfüllen. Um Drehmomentwelligkeiten zu reduzieren, kann mindestens ein Teil jedes Rotorpols oder jedes Statorpols umfangsmäßig verschoben sein, um dadurch entweder die Rotorpole oder die Statorpole mit unregelmäßigen Teilungen anzuordnen.
Jeder der Statorpole, jeder der Permanentmagnete und/oder jeder der ausgeprägten Rotorpole kann in mindestens entweder der radialen Richtung, der Umfangsrichtung oder der axialen Richtung des Rotors verformt sein. Sowohl der Stator als auch der Rotor können abgeschrägt sein, oder mindestens ein Teil von mindestens einem Pol kann weggelassen sein.
Wenn ein Reluktanzmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel als ein Mehrpolmotor erweitert ist, können sich die Strukturen des Mehrpolmotors für alle 360 elektrischen Grad voneinander unterscheiden. Mindestens eine der Strukturen des Mehrpolmotors für alle 360 elektrische Grad kann beispielsweise umfangmäßig verschoben sein.
Bei den MSKR-Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann ein Reluktanzmotor derart entworfen sein, dass die Zahl (K) der Rotorpole größer als die Zahl (M) der Statorpole ist.
Eine dreißigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
53 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (6S4R-Motors) 707 gemäß der dreißigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Der Reluktanzmotor 707 ist mit dem Stator mit einer Struktur identisch zu derselben des Stators des in 9 dargestellten Reluktanzmotors 110A versehen.
Wie der in 9 dargestellte Stator ist die Umfangsbreite Hat eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche jedes der Zähne (Statorpole) 117, 118, 119, 11A, 11B und 11C auf 40 elektrische Grad eingestellt. Die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels der äußeren Oberfläche jedes ausgeprägten Pols 161 und 162 des Rotors ist ähnlicherweise auf 40 elektrische Grad eingestellt.
Die Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels jedes Statorpols und die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels jedes Rotorpols des Motors 707 sind ge nauer gesagt größer als die Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels jedes Statorpols und die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels jedes Rotorpols des in 1B dargestellten Motors 110.
Wenn daher ein Statorpol die Drehmomenterzeugungswirkung von einem alternativen Statorpol übernimmt, kann die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 ein Zieldrehmoment für den einen Statorpol steuern, um dasselbe zu erhöhen, während ein Zieldrehmoment für den alternativen Statorpol gesteuert wird, um dasselbe zu reduzieren.
Eine einunddreißigste Modifikation des Reluktanzmotors 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
54 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors 708 gemäß der einunddreißigsten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels dar.
Der Reluktanzmotor 708 ist mit einem Rotor 340 versehen. Der Rotor 340 hat eine Form, die zu der des in 38 dargestellten Rotors 220 im Wesentlichen identisch ist.
Der Rotor 340 ist genauer gesagt an seinem äußeren Umfang mit einem ersten Paar von gegenüberliegenden ausgeprägten Polen 161 und einem zweiten Paar von gegenüberliegenden ausgeprägten Polen 162 versehen.
Die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels von jedem der gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 161 des ersten Paars ist größer als die Umfangsbreite Hh eines elektrischen Winkels jedes der gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 162 des zweiten Paars. Wie bei dem Motor 707 ist die Umfangsbreite Ht eines elektrischen Winkels der inneren Oberfläche jedes der Statorpole auf 40 elektrische Grad eingestellt, und die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels jedes der gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 161 des ersten Paars ist auf 40 elektrische Grad eingestellt. Die Um fangsbreite Hh eines elektrischen Winkels jedes der gegenüberliegenden ausgeprägten Pole 162 des zweiten Paars ist im Gegensatz dazu auf 20 elektrische Grad eingestellt.
Die ausgeprägten Rotorpole 161 und 162 sind mit regelmäßigen Teilungen von 90 elektrischen Grad umfangsmäßig angeordnet.
Es sei bemerkt, dass, wenn ein Rotor eine erste und eine zweite Gruppe von ausgeprägten Polen hat, und die Umfangsbreite eines elektrischen Winkels jedes ausgeprägten Pols der ersten Gruppe größer als dieselbe jedes ausgeprägten Pols der zweiten Gruppe ist, auf die ausgeprägten Pole in der ersten Gruppe als „ausgeprägte Hauptpole” Bezug genommen ist, und im Folgenden auf ausgeprägte Pole in der zweiten Gruppe als „ausgeprägte Hilfspole” Bezug genommen ist.
Der Motor 708 ist ein Zwei-Pol-Motor, kann jedoch tatsächlich als ein Mehrpolmotor, wie zum Beispiel ein Vier-Pol-Motor oder ein Acht-Pol-Motor verwendet sein. Diese Mehrpolmotoren können die Länge jedes Statorspulenendes reduzieren und/oder die radiale Dicke des Rückjochs des Statorkerns reduzieren, sodass die Mehrpolmotoren hinsichtlich der Größe reduziert werden.
55 stellt schematisch ein Beispiel des Acht-Pol-Motors, der durch Erweitern des in 54 dargestellten Zwei-Pol-Motors 708 erreicht wird, dar. Der in 55 dargestellte Acht-Pol-Motor ist mit einem Rotor 171 versehen. Im Vergleich zu dem in 10 dargestellten Rotor 12U hat der Rotor 171 bei seiner äußeren Umfangsoberfläche zusätzlich zu einer ersten Gruppe von acht ausgeprägten Hauptpolen 172 eine zweite Gruppe von acht ausgeprägten Hilfspolen 173.
Die ersten und die zweiten ausgeprägten Pole 172 und 173 sind in der Umfangsrichtung des Rotors 171 abwechselnd angeordnet. Die ersten ausgeprägten Pole 172 sind genauer gesagt mit regelmäßigen Teilungen von 180 elektrischen Grad angeordnet, und daher sind die sechzehn ausgeprägten Pole 172 und 173 des Rotors 171 mit regelmäßigen Teilungen von 90 elektrischen Grad angeordnet.
Der Motor 708 ist entworfen, um die Teilreduzierungen des kontinuierlichen Drehmoments Tm des in (G) von 12 dargestellten Motors 110A zu verbessern.
Betriebsvorgänge des in 54 dargestellten Motors 708 sind als Nächstes im Folgenden unter Bezugnahme auf (a) bis (b) von 56 beschrieben.
Jeder der in 54, 55 und 56 dargestellten Motoren ist derart entworfen, dass jede Phasenspule in einem Vollteilungsmuster konzentrisch gewickelt ist, und die Zähne 117, 118, 119, 11A und 11C sind über einen im Wesentlichen ganzen Umfang des Statorkerns angeordnet. Aus diesem Grund ist jeder der Motoren derart konfiguriert, dass ein Strom durch mindestens Zwei-Phasen-Spulen fließt, um ein Drehmoment zu erzeugen. Dies verursacht zwischen mindestens zwei ausgeprägten Zähnen des Statorkerns und entsprechenden ausgeprägten Polen des Rotors eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft dient als ein Reluktanzdrehmoment, um den Rotor zu drehen.
Es sei bemerkt, dass das Bezugszeichen Ta ein Drehmoment darstellt, das zwischen jedem der Statorpole 11C und 119 und einem entsprechenden der ausgeprägten Haupt- und Hilfspole 161 und 162 erzeugt wird, und ein Bezugszeichen Tb stellt ein Drehmoment dar, das zwischen jedem der Statorpole 118 und 11B und einem entsprechenden der ausgeprägten Haupt- und Hilfspole 161 und 162 erzeugt wird. Ein Bezugszeichen Tc stellt ein Drehmoment dar, das zwischen jedem der Statorpole 117 und 11A und einem entsprechenden der ausgeprägten Haupt- und Hilfspole 161 und 162 erzeugt wird.
57 stellt schematisch ein Beispiel von erregenden Mustern (Stromzufuhrmustern) für die Statorwicklungen in einem Übergangsbereich der Drehungsposition θr bei einem elektrischen Winkel von 0 Grad bis 360 Grad dar.
57 stellt ferner Drehmomente dar, die durch Erregen der Statorwicklungen gemäß dem Beispiel der erregenden Muster in einem Übergangsbereich der Drehungsposition θr bei einem elektrischen Winkel von 0 Grad bis 360 Grad erzeugt werden. Das Beispiel der Erregungsmuster (Stromzufuhrmuster) ist genauer gesagt in (A), (C) und (E) von 57 dargestellt.
Wenn sich genauer gesagt der Rotor derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 30 Grad, der in (a) von 56 dargestellt ist, befindet, startet ein ausgeprägter Hauptpol 161 des Rotors damit, dem Statorpol 11A zugewandt zu sein, und der andere ausgeprägte Hauptpol 161 startet damit, dem Zahn 117 zugewandt zu sein.
Zu dieser Zeit wird ein A-Phasen-Gleichstrom Ia von der Steuerungsvorrichtung Cc oder CC1 zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung 111, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative A-Phasen-Wicklung 114, die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen. Ein C-Phasen-Gleichstrom Ic wird gleichzeitig von der Steuerungsvorrichtung CC oder CC1 zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung 15, die durch das umkreiste Kreuz dargestellt ist, positiv zu fließen, und durch die negative C-Phasen-Wicklung 112, die die durch den umkreisten Punkt dargestellt ist, negativ zu fließen. Es wird kein B-Phasen-Gleichstrom Ib zugeführt, um durch die B-Phasen-Wicklungen 113 und 116 (siehe (A), (B) und (C) von 57) zu fließen.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, und der C-Phasen-Strom, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn 11A zu dem Zahn 117 gemäß der Rechte-Hand-Regel von Ampere einen magnetischen Fluss MF1.
Der induzierte magnetische Fluss MF1 verursacht zwischen dem Zahn 11A und einem ausgeprägten Hauptpol 161 des Rotors und zwischen dem Zahn 117 und dem anderen ausgeprägten Hauptpol 161 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein in (F) von 12 dargestelltes Drehmoment Tc. Zu dieser Zeit wird angenommen, dass der Motor 708 als ein einfaches Modell entworfen ist. Bei dem einfachen Modell ist die magnetische Permeabilität jedes der weichmagnetischen Abschnitte des Statorkerns und des Rotors 340 als ausreichend hoch eingestellt. Bei dem einfachen Modell ist zusätzlich die magnetische Permeabilität eines Raums als ausreichend niedrig eingestellt, und der magnetische Widerstand in dem Luftzwischenraum zwischen jedem der ausgeprägten Pole des Rotors 340 und einer entsprechenden inneren Oberfläche des Statorkerns ist eingestellt, um ausreichend niedrig zu sein.
Da der Motor 708 als das einfache Modell entworfen ist, ist die Stärke [Ampere pro Meter; A/m] des magnetischen Felds um jeden der Zähne 118, 119, 11B und 11C sehr nahe null. Ein magnetischer Fluss, der radial durch jeden der Zähne 118, 119, 11B und 11C geht, ist somit ferner im Wesentlichen null, und daher ist ein Drehmoment, das durch den magnetischen Fluss induziert wird, im Wesentlichen null.
Wenn danach der Rotor 340 in der CCW gedreht wird, um sich derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 50 Grad, der in (b) von 56 dargestellt ist, zu befinden, ist ein ausgeprägter Hauptpol 161 des Rotors 340 dem Zahn 117 zugewandt, und der andere ausgeprägte Hauptpol ist dem Zahn 117 zugewandt.
Zu dieser Zeit wird der A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung 111 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen, und durch die negative A-Phasen-Wicklung 114 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen.
Der B-Phasen-Strom Ib wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung 113 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen, und um durch die negative B-Phasen-Wicklung 116 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen. Es wird kein Strom zugeführt, um durch die C-Phasen-Spule zu fließen.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn 11C zu dem Zahn 119 gemäß der Rechte-Hand-Regel von Ampere einen magnetischen Fluss MF1.
Der induzierte magnetische Fluss MF1 verursacht zwischen dem Zahn 119 und einem ausgeprägten Hilfspol 162 und zwischen dem Zahn 11C und dem anderen ausgeprägten Hilsfpol 162 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein in (B) von 57 dargestelltes Drehmoment Ta. Dies veranlasst, dass sich der Rotor 340 dreht.
Da die Umfangsbreite jedes ausgeprägten Hilfspols 162 20 elektrische Grad niedriger als 40 elektrische Grad ist, ist die Breite des Drehmoments Ta bei θr von 60 Grad oder darum herum schmal.
Wenn danach der Rotor 340 in der CCW gedreht wird, um derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 70 Grad, der in (c) von 56 dargestellt ist, positioniert zu sein, ist ein ausgeprägter Hauptpol 161 des Rotors 340 nahe dem Zahn 118, und der andere ausgeprägte Hauptpol 161 ist nahe zu dem Zahn 11B.
Zu dieser Zeit wird der C-Phasen-Strom Ic zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung 115 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen, und durch die negative C-Phasen-Wicklung 112 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen.
Der B-Phasen-Strom Ib wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung 113 (siehe das umkreiste Kreuz) positiv zu fließen und durch die negative B-Phasen-Wicklung 116 (siehe der umkreiste Punkt) negativ zu fließen. Es wird kein Strom zugeführt, um durch die A-Phasen-Spule zu fließen.
Der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, und der B-Phasen-Strom Ib, der durch die B-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn 118 zu dem Zahn 11B gemäß der Rechte-Hand-Regel von Ampere einen magnetischen Fluss MF1.
Der induzierte magnetische Fluss MF1 verursacht zwischen dem Zahn 118 und einem ausgeprägten Hauptpol 161 und zwischen dem Zahn 11B und dem anderen ausgeprägten Hauptpol 161 eine magnetisch anziehende Kraft. Die anziehende Kraft erzeugt in der CCW ein in (D) von 57 dargestelltes Drehmoment Tb. Dies veranlasst, dass sich der Rotor 340 so dreht, dass der Rotor 340 einen Ort des Drehungswinkels θr von 90 Grad erreicht, der in (d) von 56 dargestellt ist.
Der Motor 708, der in 56 dargestellt ist, ist entworfen, um über einen Zyklus von 60 elektrischen Grad periodisch in Betrieb zu sein.
Der Betrieb des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 30 Grad, die in (a) von 56 dargestellt ist, ist genauer gesagt identisch zu demselben des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 90 Grad, die in (d) von 56 dargestellt ist, sodass jeder Betrieb in der CCW ein Drehmoment erreicht, außer, dass
Der magnetische Fluss MF1, der durch den Rotor 340, der in (d) von 56 dargestellt ist, induziert wird, hinsichtlich der Richtung zu demselben, der durch den Rotor 340, der in (a) von 56 dargestellt ist, induziert wird, entgegengesetzt ist.
Der Betrieb des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 90 Grad ist ähnlicherweise identisch zu demselben des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 150 Grad, sodass jeder Betrieb in der CCW ein Drehmoment erreicht. Der Betrieb des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 150 Grad ist zusätzlich identisch zu demselben des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 210 Grad, sodass jeder Betrieb in der CCW ein Drehmoment erreicht. Der Betrieb des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 210 Grad ist identisch zu demselben des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 270 Grad, sodass jeder Betrieb in der CCW ein Drehmoment erreicht. Der Betrieb des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 270 Grad ist identisch zu demselben des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 330 Grad, sodass jeder Betrieb in der CCW ein Drehmoment erreicht. Der Betrieb des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 330 Grad ist identisch zu demselben des Motors 708 bei der Drehungsposition θr von 30 Grad, sodass jeder Betrieb in der CCW ein Drehmoment erreicht.
Wie in 56 und 57 dargestellt ist, erreicht ein Schalten der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic voneinander abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 340 gemäß dem in 57 dargestellten erregenden Muster aufeinanderfolgend die Drehmomente Ta, Tb und Tc, um dadurch den Rotor 340 zu drehen.
Ein Übergang eines kontinuierlichen Drehmoments Tm, durch Herstellen von Verbindungen zwischen den erzeugten Drehmomenten Ta, Tb und Tc, ist durch eine durchgezogene Linie in (G) von 57 dargestellt. Wie in (G) von 57 dargestellt ist, wird, wenn ein Ein-Phasen-Strom zu einem Alternative-Phasen-Strom verschoben wird, das kontinuierliche Drehmoment Tm leicht reduziert. Im Vergleich zu dem Übergang des in 12 dargestellten kontinuierlichen Drehmoments Tm kann die Reduzierung des kontinuierlichen Drehmoments Tm des Motors 708 verbessert werden. Um die Teilreduzierungen des kontinuierlichen Drehmoments Tm weiter zu verbessern, können die Umfangsbreite Hm jedes ausgeprägten Hauptpols 161 des Rotors 340 und die Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162 desselben leicht breiter als dieselben, die in 54 dargestellt sind, sein.
Bei höheren UpM des Rotors 340 kann die Phase jedes Phasenstroms von der Phase desselben, die in 12 gezeigt ist, vorgerückt werden, oder die Verformung der Wellenform jedes Phasenstroms kann ausgeführt werden, was durch gestrichelte Linien in 6 dargestellt ist.
Die Beziehung zwischen einem Ausgangsdrehmoment T des Motors 708 und sowohl der Umfangsbreite Hm jedes ausgeprägten Hauptpols 161 als auch der Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162 ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Es werden zuerst Bedingungen betrachtet, die zulassen, dass der Motor 708 ein kontinuierliches Drehmoment ausgibt. Es seien beispielsweise Bedingungen betrachtet, die zulassen, dass der Motor 304, der sich bei dem Drehungswinkel θr, der in 58 dargestellt ist, befindet, ein kontinuierliches Drehmoment Tm ausgibt.
Es sei eine Situation betrachtet, wenn, während der Rotor 340 gedreht wird, ein ausgeprägter Hauptpol 161 dem Zahn 117 direkt zugewandt ist, sodass eine linke Ecke des Endes des einen ausgeprägten Hauptpols 161 in 58 mit einer linken Ecke des Endes des Zahns 117 in 58 radial ausgerichtet ist. Die Drehungswinkelposition θr, die in 58 dargestellt ist, stellt mit anderen Worten dar, dass der eine ausgeprägte Hauptpol 161 in der CCW kein Drehmoment erzeugen kann. Zu dieser Zeit sei eine erste Bedingung betrachtet, die zulässt, dass ausgeprägte Hilfspole 162 in der CCW ein Drehmoment erzeugen.
Die erste Bedingung besteht darin, dass die Summe Hg der Umfangsbreite Hm jedes ausgeprägten Hauptpols 161 und der Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162 größer als die Summe Hf der Umfangsbreite Hs des innersten offenen Endes jedes Schlitzes und von 60 elektrischen Grad ist; diese Bedingung ist durch die folgenden Gleichungen (21) und (22) gegeben: Hg > Hf (21) {360° – (Hm + Hh) × 2}/4 + 60° + Hs (22)
Wie in 59 dargestellt ist, wird als Nächstes, wenn jeder ausgeprägte Hilfspol 162 in der CCW ein Drehmoment erzeugt, eine zweite Bedingung betrachtet, dass jeder ausgeprägte Hauptpol 161 in der CCW-Richtung kein Drehmoment erzeugt.
Die zweite Bedingung besteht darin, dass eine Umfangsbreite Hb zwischen gegenüberliegenden Ecken der Enden von umfangsmäßig benachbarten ausgeprägten Haupt- und Hilfspolen 161 und 162 größer als die Umfangsbreite Ht jedes Zahnes ist; diese Bedingung ist durch die folgenden Gleichungen (23) und (24) gegeben. Hb > Hat (23) {360° – (Hm + Rh) × 2}/4 > 60° – Hs (24)
Um die Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hauptpols 162 zu erhalten, was die erste und zweite Bedingung erfüllt, ist beispielsweise die Umfangsbreite Hh basierend auf den Gleichungen (22) und (24) durch die folgende Gleichung (25) gegeben: Hm + 2Hs – 60° < Hh < –Hm + 2Hs + 60° (25)
Um die erste und die zweite Bedingung zu vereinfachen, sei angenommen, dass die Umfangsbreite Hm jedes ausgeprägten Hauptpols 161 größer als die Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hauptpols 162 ist; diese Beziehung ist durch die folgende Gleichung (26) gegeben: Hm > Hh (26)
Da zusätzlich ein ausgeprägter Hauptpol und ein ausgeprägter Hilfspol den Rotor 340 um mindestens 60 Grad treiben, ist die folgende dritte Bedingung aufgestellt: Hm + Hh > 60 Grad
Spezifische Beispiele von Kombinationen von Werten der Umfangsbreite Hm jedes ausgeprägten Hauptpols 161, von Werten der Umfangsbreite Hs des innersten offenen Endes jedes Schlitzes und maximalen und minimalen Werten Max und Min der Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162 sind in einem Tabellenformat in 60 dargestellt; diese Kombinationen erfüllen die ersten bis dritten Bedingungen.
Die horizontale Achse der Tabelle stellt genauer gesagt die Werte der Umfangsbreite Hs des innersten offenen Endes jedes Schlitzes dar, und die vertikale Achse stellt die Werte der Umfangsbreite Hm jedes ausgeprägten Hauptpols 161 dar. In der Tabelle sind die maximalen und minimalen Werte Max und Min der Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162, die die ersten bis dritten Bedingungen erfüllen, dargestellt.
Wenn beispielsweise die Umfangsbreite Hs des innersten offenen Endes jedes Schlitzes auf 15 elektrische Grad eingestellt ist, und die Umfangsbreite Hm jedes ausgeprägten Hauptpols 161 auf 50 elektrische Grad eingestellt ist, wird ein Wert der Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162, der die ersten bis dritten Bedingungen erfüllt, innerhalb eines Bereichs zwischen dem minimalen Wert von 20 elektrischen Grad zu dem maximalen Wert von 40 elektrischen Grad bestimmt.
In der Tabelle stellen Werte, die durch einen äußeren dicken rechtwinkligen Kasten umgeben sind, einen Bereich dar, in dem ein Wert der Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162 komfortabler ausgewählt wird.
Es sei bemerkt, dass ein Wert der Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162, der leicht aus dem Bereich zwischen einem entsprechenden minimalen Wert und einem entsprechenden maximalen Wert ist, tatsächlich verwendet werden kann.
Selbst wenn sich beispielsweise ein ausgeprägter Hilfspol radial nicht direkt vor einem Zahn befindet, beispielsweise einem Zahn 119 in 58, sodass dieselben leicht voneinander weg sind, ist es möglich, dazwischen eine magnetisch anziehende Kraft zu erzeugen, sodass ein Drehmoment erzeugt wird. Selbst wenn somit ein Wert der Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162 leicht kleiner als ein Bereich ist, der durch die Gleichung (22) definiert ist, ist es möglich, ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen. Selbst wenn Drehmomente, die durch den Motor 708 zu erzeugen sind, leicht intermittierend erzeugt werden, können zusätzlich solche Reluktanzmotoren bei vielen Anwendungen verwendet sein. Selbst wenn somit ein Wert der Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 162 der Reluktanzmotoren leicht aus einem Bereich ist, der durch die Gleichungen (22) und (24) definiert ist, können diese Reluktanzmotoren für viele Anwendungen genutzt sein.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, bestehen die Wirkungen jedes ausgeprägten Hilfspols 162 der in 54 dargestellten Motorstruktur darin, bei der Reduzierung des kontinuierlichen Drehmoments Tm des Motors 708 ein Drehmoment zu erzeugen. Dies resultiert darin, dass es insbesondere bei niedrigeren UpM des Rotors 340 möglich ist, ein Drehmoment über den ganzen Umfang des Motors 708 zu erzeugen, sodass ein freier Motorantrieb bei niedrigeren UpM erreicht wird. Als ein Beispiel eines Treibens des Motors 708, der in 54 dargestellt ist, wird, sowie die Drehungsgeschwindigkeit des Rotors 304 erhöht wird, die Erzeugung eines Drehmoments basierend auf den ausgeprägten Hauptpolen 161 hauptsächlich so ausgeführt, dass die Erzeugung eines Drehmoments basierend auf den ausgeprägten Hilfspolen 162 reduziert ist. Dies vereinfacht das Treiben des Motors 708 weiter, und da die Variationen der magnetischen Flüsse bei den ausgeprägten Hilfspolen 162 und den Statorpolen reduziert sind, ist es möglich, einen Eisenverlust zu reduzieren.
Wenn unidirektionale Drei-Phasen-Ströme mit einer Drehung des Rotors aufeinanderfolgend geschaltet werden, kann das Übergangsungleichgewicht zwischen unidirektionalen Strömen und dergleichen zu den ausgeprägten Hilfspolen 162 einen magnetischen Fluss induzieren.
Da die gesuchten Spezifikationen für den in 9 dargestellten Motor darin bestehen, die Reduzierung des kontinuierlichen Drehmoments Tm, das in (G) von 12 dargestellt ist, leicht zu verbessern, ist es möglich, die ausgeprägten Hilfspole 162 teilweise wegzulassen. Die axiale Länge jedes ausgeprägten Hilfspols 162 kann genauer gesagt auf die Hälfte derselben reduziert werden. Bei einem Mehrpolmotor gemäß dem in beispielsweise 55 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist die Zahl von ausgeprägten Hilfspolen 173 auf die Hälfte derselben reduziert. Das heißt, die Menge der ausgeprägten Hilfspole kann angepasst sein, um zu der Anwendung zu passen.
Als ein Verfahren zum Ändern der elektromagnetischen Betriebsvorgänge eines Reluktanzmotors zwischen niedrigen UpM und hohen UpM können ein erster Rotor, der in 54 dargestellt ist, zum Erzeugen eines Drehmoments mit niedrigen UpM und ein zweiter stiller Rotor, der in 9 oder 10 dargestellt ist, zum Erreichen eines hohen Durchschnittsdrehmoments bei hohen UpM parallel in einer axialen Richtung der Ausgangswelle angebracht sein. Die Konfiguration kann die elektromagnetischen Charakteristiken des Motors ändern.
Wenn ein Reluktanzmotor bei niedrigen UpM getrieben wird, ist es möglich, einen ausgeprägten Hauptpol 161 und einen ausgeprägten Hilfspol 162 abwechselnd zu ziehen, um dadurch ein Drehmoment zu erzeugen. Wenn jedoch ein Reluktanzmotor bei hohen UpM getrieben werden kann, ist es möglich, lediglich einen ausgeprägten Hauptpol 161 zu ziehen, um dadurch ein Drehmoment zu erzeugen, da eine Leerlaufdrehung des Rotors während einer sehr kurzen Zeit ausgeführt werden kann. Diese Konfiguration vereinfacht das Treiben des Motors, reduziert einen Eisenverlust und reduziert Vibrationen und ein Geräusch.
Bei hohen UpM können die ausgeprägten Hilfspole 162 effektiver weggelassen werden, um die Umfangsbreite jedes ausgeprägten Hauptpols zu erhöhen; diese Struktur ist in 9 dargestellt. Die Struktur erreicht eine ausreichende Zeit, um einen Strom zum Erzeugen eines Drehmoments zu erhöhen und zu reduzieren. Es sei bemerkt, dass hinsichtlich einer Steuerbarkeit die Umfangsbreite Ht jedes Statorpols vorzugsweise eingestellt ist, um ausreichend länger zu sein, dass Flusslecks zwischen Zähnen kein Problem sind.
Um diese Erfordernisse zu erfüllen, ist es stärker vorzuziehen, dass Rotorpole entworfen sind, um, während der Rotor gedreht wird, verformbar zu sein.
Eine Einrichtung KS ist beispielsweise in einem Stator vorgesehen, um in der axialen Richtung eines Rotors bewegbar zu sein, und eine Einrichtung KR ist in dem Rotor vorgesehen, um in der axialen Richtung des Rotors mit der Bewegung der Einrichtung KS bewegbar zu sein. Die axiale Bewegung der Einrichtung KR bewegt die ausgeprägten Hilfspole 162 in entsprechenden radialen Richtungen. Die Einrichtung KS wird durch eine Betätigungsvorrichtung, wie zum Beispiel einen winzigen Servomotor, getrieben. Das Treiben der Einrichtung KS durch die Betätigungsvorrichtung bewegt die ausgeprägten Hilfspole in entsprechenden radialen Richtungen. Die Anwesenheit und Abwesenheit der ausgeprägten Hilfspole 162 kann durch die Statorseite, während der Rotor gedreht wird, gesteuert werden. (a) von 61 stellt schematisch die Bewegung der ausgeprägten Hilfspole 162, die durch gestrichelte Linien angegeben sind, in entsprechenden radialen Richtungen, die durch Pfeile F41 angegeben sind, dar.
Wenn die Einrichtung KR entworfen ist, um die ausgeprägten Hilfspole 162 in der Umfangsrichtung (siehe Pfeile F42) zu bewegen, wird die Einrichtung KS durch eine Betätigungsvorrichtung, wie zum Beispiel einen winzigen Servomotor, getrieben. Das Treiben der Einrichtung KS durch die Betätigungsvorrichtung bewegt die ausgeprägten Hilfspole 162 in der Umfangsrichtung, sodass die ausgeprägten Hilfspole 162 die ausgeprägten Hauptpole 161 benachbart berühren. Dies integriert die ausgeprägten Hilfspole 162 mit den ausgeprägten Hauptpolen 161, wodurch die Umfangsbreite jedes aus geprägten Hauptpols 161 verbreitert wird, und gleichzeitig jeder ausgeprägte Hilfspol 162 eliminiert wird.
Wenn jeder der ausgeprägten Hauptpole 161 in zwei ausgeprägte Pole SS1 und SS2 separiert ist, verbreitert eine Bewegung eines der ausgeprägten Pole SS1 und SS2, die in (b) von 61 dargestellt sind, wie zum Beispiel des Pols SS1, in der Umfangsrichtung im Wesentlichen die Umfangsbreite jedes ausgeprägten Hauptpols 161. Es sei bemerkt, dass bei hohen UpM normalerweise eine Feldschwächungssteuerung ausgeführt wird, um die Menge von magnetischen Flüssen zu reduzieren, sodass verhindert wird, dass sich die begrenzte Spannung der Gleichstromleistungsquelle über einen voreingestellten Pegel erhöht. Hinsichtlich der Feldschwächungssteuerung kann das Separieren jedes ausgeprägten Hauptpols 161 die Menge von magnetischen Flüssen pro Umfangseinheitsbreite jedes ausgeprägten Hauptpols 161 reduzieren. Dies kann es leicht machen, die Spannung der Gleichstromleistungsquelle innerhalb eines Bereichs, der niedriger als der voreingestellte Pegel ist, zu steuern.
Verschiedene Einrichtungen, die in einem Stator vorgesehen sind und konfiguriert sind, um einen Teil eines Rotors zu treiben, können verwendet sein. Ein winziger Motor kann beispielsweise in einem Rotor vorgesehen sein, und die Drehung des winzigen Motors kann durch einen Stator gesteuert werden, um dadurch die Form des Rotors und Orte von Rotorpolen des Rotors zu ändern.
Ein alternatives Beispiel eines Änderns der Charakteristiken eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist in 62 als Nächstes dargestellt. In 62 stellt ein Bezugszeichen F43 eine Rotorwelle dar, und ein Bezugszeichen F4B stellt ein Lager zum drehbaren Tragen der Rotorwelle F43 dar. Ein Bezugszeichen F44 stellt einen im Wesentlichen ringförmig geformten Statorkern dar, und ein Bezugszeichen F45 stellt ein Spulenende dar. Bezugszeichen F46, F47, F48, F49 und F4H stellen eine Mehrzahl von Rotoren dar, die eine Rotoreinheit bilden. Der Stator F44 ist derart angeordnet, dass seine Mittenachse koaxial zu der Mittenachse der Rotoreinheit (Rotorwelle) ist, und sein innerer Umfang dem äußeren Umfang der Rotoreinheit mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt.
Wie in 62 dargestellt ist, ist der Stator F44 entworfen, um in der axialen Richtung, die durch einen Pfeil angegeben ist, der Rotoreinheit durch eine Einrichtung MMC bewegbar zu sein. Dies ändert eine relative Positionsbeziehung zwischen dem Stator F44 und der Rotoreinheit, sodass die elektromagnetischen Charakteristiken des Motors geändert werden, um elektromagnetische Zielcharakteristiken zu erreichen.
Die elektromagnetischen Zielcharakteristiken weisen beispielsweise erste Charakteristiken in einem Bereich niedriger UpM auf, die durch den in 1B dargestellten Reluktanzmotor 110 zu erreichen sind, bei dem vier Rotorpole innerhalb 360 elektrischen Grad angeordnet sind. Die elektromagnetischen Zielcharakteristiken weisen ferner zweite Charakteristiken in einem Bereich mittlerer UpM, der höher als der Bereich niedriger UpM ist, auf, die durch den in 9 und 10 dargestellten Reluktanzmotor 110A zu erreichen sind, bei dem zwei Rotorpole innerhalb 360 elektrischen Grad angeordnet sind. Die elektromagnetischen Zielcharakteristiken weisen ferner dritte Charakteristiken in einem Bereich hoher UpM, der höher als der Bereich mittlerer UpM ist, auf, die durch den in 9 und 10 dargestellten Reluktanzmotor 110A zu erreichen sind, bei dem die axiale Länge des Rotors reduziert ist; diese dritten Charakteristiken können die magnetischen Gesamtflüsse reduzieren.
Die elektromagnetischen Zielcharakteristiken können mit niedrigeren Drehmomentwelligkeiten in dem Bereich niedriger UpM höhere Drehmomente erreichen und erreichen in dem Bereich mittlerer UpM ein hocheffektives Treiben mit einem niedrigen Eisenverlust. Die elektromagnetischen Zielcharakteristiken reduzieren die magnetischen Feldflüsse, um die Spannung beizubehalten, die über jede Statorwicklung induziert wird, ohne übermäßig erhöht zu werden, sodass in dem Bereich höherer UpM effiziente konstante Ausgangscharakteristiken erreicht werden. Es ist zusätzlich möglich, durch eine Steuerungsschaltung mit einer relativ niedrigen Gesamtstromkapazität effiziente Motorcharakteristiken von dem Bereich niedriger UpM zu dem Bereich hoher UpM zu erreichen.
Als Nächstes sei die Beziehung zwischen der Umfangsbreite Ht jedes Statorpols und der Umfangsbreite Hm jedes Hauptrotorpols betrachtet. Bei der in 54 dargestellten Rotorposition ist beispielsweise der Rotorpol 162 innerhalb des Umfangsbereichs des Statorpols 118 umfasst. Selbst wenn somit der B-Phasen-Strom Ib für die B-Phasen-Wicklungen 113 und 116 und der C-Phasen-Strom Ic für die C-Phasen-Wicklungen 115 und 112 erhöht oder reduziert werden, erzeugt der Rotorpol 162 kein Drehmoment. Während der Rotor gedreht wird, während der Rotorpol 162 in dem Umfangsbereich des Statorpols 118 umfasst ist, werden eine Erhöhung und Verringerung der Bund C-Phasen-Ströme ausgeführt. Es ist daher möglich, Drei-Phasen-Ströme für die Drei-Phasen-Spulen zu steuern, ohne den Rotor zu beeinflussen. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, macht es der Unterschied zwischen der Umfangsbreite Hat jedes Statorpols und der Umfangsbreite Hm jedes Hauptrotorpols möglich, zu verhindern, dass negative Drehmomente auftreten.
Als Nächstes ist dargestellt, wie sich einem Problem zu widmen ist, dass ein Drehmoment reduziert wird, wenn der Rotor 11E in der CCW gedreht wird, um sich derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 50 Grad zu befinden, der in (b) von 11 dargestellt ist.
Wie in 63 dargestellt ist, sind Vorsprünge 151 und 153, die aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind, an beiden Enden einer der Längsseiten des Rotors 11E angebracht. Vorsprünge 152 und 154, die aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind, sind ähnlicherweise an beiden Enden einer der Längsseiten des Rotors 11E angebracht. Die Vorsprünge halten sich aus dem Weg eines Drehens des Rotors 11E relativ zu dem Statorkern heraus.
Jeder der Vorsprünge 151 bis 154 kann ein Drehmoment erhöhen.
Bei der in 63 dargestellten Rotorposition reduziert beispielsweise der Vorsprung 152 einen Luftzwischenraum zwischen dem Vorsprung 152 und dem Statorpol 118, um dadurch einen magnetischen Widerstand in dem Zwischenraum zu reduzieren. Der Vorsprung 153 reduziert ähnlicherweise einen magnetischen Widerstand in einem Zwischenraum zwischen dem Vorsprung 153 und dem Statorpol 11B. Diese Merkmale können ein Drehmoment erhöhen. Wenn der Motor lediglich in der CCW ein Drehmoment erfordert, können die Vorsprünge 151 und 154 weggelassen sein.
Bei dem in 47 dargestellten Reluktanzmotor 701 kann zusätzlich, wenn die Gesamtsumme von radialen magnetischen Flüssen zwischen dem Stator und dem Rotor nicht null ist, ein magnetischer Umgehungsweg zwischen dem Stator und dem Rotor vorgesehen sein. Dies erhöht die Menge von magnetischen Flüssen, die durch den Stator und der Rotor gehen, sodass ein Drehmoment effektiv erzeugt wird. Als ein anderes Verfahren sind ein erster Motor und ein zweiter Motor vorgesehen. Die Menge von magnetischen Flüssen zwischen einem Stator und einem Rotor eines ersten Motors und die von magnetischen Flüssen zwischen einem Stator und einem Rotor des zweiten Motors sind zueinander entgegengesetzt. Der erste Motor und der zweite Motor sind parallel angeordnet, und die Statoren des ersten und des zweiten Motors sind miteinander magnetisch gekoppelt, und die Rotoren des ersten und des zweiten Motors sind miteinander magnetisch gekoppelt. Dies erzeugt effektiv ein Drehmoment.
Bei dem in 58 dargestellten Motor können als Nächstes die ausgeprägten Hauptpole 161 und die ausgeprägten Hilfspole 162 angeordnet sein, um in der Umfangsrichtung (siehe 64) asymmetrisch zu sein. Das heißt, eine Teilung zwischen einem ausgeprägten Hauptpol 161 und einem ausgeprägten Hilfspol 162 ist länger als dieselbe zwischen dem anderen ausgeprägten Hauptpol 161 und dem anderen ausgeprägten Hilfspol 162. Die Konfiguration des in 64 dargestellten Motors kann die Drehmomentcharakteristiken des Motors verbessern, der verwendet wird, um in lediglich einer Richtung gedreht zu werden.
65 stellt schematisch ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (12S8R-Motors) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar. Der 12S8R-Motor ist durch Erweitern des 6S4R-Motors 110 auf einen Acht-Pol-Motor entworfen. Der Stator ist mit zwölf Statorpolen (die Zahl M ist zwölf) versehen, die durch B81, B82, B83, B84, B85, B86, B87, B88, B89, B8A, B8B und B8C dargestellt sind. Der Rotor hat im Wesentlichen eine ringförmige Form und hat an seinem äußeren Umfang acht ausgeprägte Pole C74, C75, C76, C77, C78, C79, C7A und C7B.
Zwölf Statorspulen B8R, B8S, B8T, B8U, B8V, B8W, B8X, B8Y, B8Z, B8D, B8E und B8F sind in dem Statorkern gewickelt (siehe umkreiste Punkte und das umkreiste Kreuz).
Die Rotorpole C78, C79, C7A und C7B sind in der CCW um 30 elektrische Grad und um 15 mechanische Grad hinsichtlich der verbleibenden Rotorpole C74, C75, C76 und C77 verschoben. Die Umfangsverschiebung von einigen der Rotor- oder Statorpole kann Drehmomentwelligkeiten reduzieren.
Als Nächstes ist die Form der äußeren Oberfläche jedes der Rotorpole und dieselbe der inneren Oberfläche jedes der Statorpole beschrieben. Die Form der äußeren Oberfläche jedes der Rotorpole ist beschrieben, da die innere Oberfläche jedes der Rotorpole eine Form relativ zu der Form der äußeren Oberfläche jedes der Rotorpole haben kann. Sowohl die Form der äußeren Oberfläche jedes der Rotorpole als auch dieselbe der inneren Oberfläche jedes der Statorpole kann zusätzlich derart verformt sein, dass die verformten Formen relative Vorteile erreichen, die durch verschiedene verformte Formen, die in 66 dargestellt sind, erhalten werden.
(F) von 66 ist eine Ansicht, die die Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K, der in 1B dargestellt ist, in der Drehungsrichtung des Rotors schematisch erweitert. Wie in (F) von 66 dargestellt ist, hat die äußere Oberfläche jedes Rotorpols A0K eine im Wesentlichen rechtwinklige Form. Die horizontale Achse von 66 stellt einen Bereich der Drehungsposition θr des Rotors von 0 Grad bis 180 Grad dar. Die vertikale Richtung stellt die axiale Richtung des Rotors dar.
(E) von 66 stellt die Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K dar, die durch Abschrägen der Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K, der in (F) von 66 dargestellt ist, erhalten wird. Das Abschrägen reduziert normalerweise Drehmomentwelligkeiten. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel können die Reduzierung von Drehmomentwelligkeiten und ein Verbreitern der drehmomenterzeugenden Region des Rotors erwartet werden.
(D) von 66 stellt konkave und konvexe Abschnitte, die in der axialen Richtung des Rotors auf jeder Seite jedes Rotorpols gebildet sind, dar. Dies reduziert in der axialen Richtung des Rotors in jedem Rotorpol magnetische Flusskomponenten und reduziert in den magnetischen Siliziumstahlblechen des Rotors Wirbelströme.
Da die äußere Oberfläche jedes Rotorpols A0K, der in (D) von 66 dargestellt ist, hinsichtlich der axialen Richtung des Rotors eine symmetrische Form hat, ist es möglich, eine Kraft, die in der axialen Richtung des Rotors wirkt, zu reduzieren.
(C) von 66 stellt dar, dass die Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K, die durch ein gestuftes Abschrägen der Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K, der in (F) von 66 dargestellt ist, erhalten wird. Die gestufte abgeschrägte Form ist hinsichtlich der axialen Richtung des Rotors asymmetrisch. Das gestufte Abschrägen hat im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie das Abschrägen.
(B) von 66 stellt dar, dass die Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K durch Abschrägen der Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K, der in (F) von 66 dargestellt ist, erhalten wird. Die gestufte abgeschrägte Form ist hinsichtlich der axialen Richtung des Rotors symmetrisch. Das gestufte Abschrägen hat im Wesentlichen die gleichen Vorteile wie das Abschrägen und reduziert ferner Vibrationen des Rotors in seiner axialen Richtung.
(A) von 66 stellt die gestufte abgeschrägte Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K sowie die Form, die in (B) von 66 dargestellt ist, derart dar, dass eine Seite jedes Rotorpols in der axialen Richtung des Rotors an ihrem einen Ende mit einem ersten Vorsprung mit einer Länge Sb gebildet ist, und die andere Site desselben in ihrer Mitte mit einem zweiten Vorsprung mit einer Länge Sc gebildet ist. Die Länge einer Seite jedes Rotorpols A0K in der axialen Richtung des in (F) von 66 dargestellten Rotors ist das Zweifache der Länge Sa eines Abschnitts der einen Seite jedes Rotorpols A0K in der axialen Richtung des in (A) von 66 dargestellten Rotors.
Da das Produkt von 2 und der Länge Sa in der axialen Richtung des Rotors länger als die Länge Sc des ersten Vorsprungs ist, hat die gestufte abgeschrägte Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K, der in (A) von 66 dargestellt ist, elektromagnetische Charakteristiken, die im Wesentlichen identisch zu denselben der Form sind, die in (F) von 66 dargestellt ist. Die gestufte abgeschrägte Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K, die in (A) von 66 dargestellt ist, macht jedoch die Drehmomenterzeugungsregion der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K in der Umfangsrichtung um die Längen Sb und Sc breiter als dieselbe der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K, der in (F) von 66 dargestellt ist. Die gestufte abgeschrägte Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K, die in (A) von 66 dargestellt ist, ist vorzuziehen, wenn es für einen Motor, wie zum Beispiel den Motor 110A, notwendig ist, die Drehmomenterzeugungsregion breit zu machen.
Wie bei der Drehungsposition θr von 180 Grad dargestellt ist, haben zusätzlich sowohl (A), (B), (C), (D) als auch (E) von 66 eine entsprechende Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols A0K; diese Form ist in der Umfangsrichtung des Rotors symmetrisch.
In 66 ist die Umfangsbreite jedes Rotorpols auf 30 elektrische Grad eingestellt, kann jedoch auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 20 bis 60 elektrische Grad eingestellt sein. Das in 9 dargestellte Motormodell 110A ist derart entworfen, dass zwei Rotorpole innerhalb 360 elektrischen Grad angeordnet sind, was sich hinsichtlich der Struktur von dem Motormodell 110, das in 1B dargestellt ist, unterscheidet. Aus diesem Grund ist die Umfangsbreite jedes Rotorpols des Motormodells 110A auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 40 bis 90 elektrischen Grad eingestellt. Wenn somit eine der verschiedenen in (A) bis (E) von 66 dargestellten Formen auf die äußere Oberfläche jedes Rotorpols des Motors 110A angewandt ist, werden Werte auf der horizontalen Achse durch neue Werte, die das Zweifache der ursprünglichen Werte sind, ersetzt.
Ein Punkt bei 30 elektrischen Grad auf der horizontalen Achse wird beispielsweise durch einen Punkt mit einem Wert innerhalb eines Bereichs von 40 bis 90 elektrischen Grad ersetzt, und ein Punkt bei 90 elektrischen Grad wird durch einen Punkt bei 180 elektrischen Grad ersetzt. Ein Punkt bei 180 elektrischen Grad wird zusätzlich durch einen Punkt bei 360 elektrischen Grad ersetzt. Wenn somit die Umfangsbreite Hm jedes Rotorpols auf 60 elektrische Grad eingestellt ist, ein Umfangsraum zwischen benachbarten Rotorpolen auf 120 elektrische Grad eingestellt ist, und die Umfangsbreite Hm jedes Rotorpols auf 80 elektrische Grad eingestellt ist, ist ein Umfangsraum zwischen benachbarten Rotorpolen auf 100 elektrische Grad eingestellt.
Als Nächstes ist im Folgenden bei dem 6S2R-Motor, der in 9 und 11 dargestellt ist, beschrieben, wie ein kontinuierliches Drehmoment in beispielsweise der CCW gleichmäßiger erzeugt wird.
In (b) von 11 kann beispielsweise, da die Umfangsbreite des innersten offenen Endes jedes Schlitzes auf 20 elektrische Grad eingestellt ist, der magnetische Fluss MF1 relativ klein sein, und ein Drehmoment, das basierend auf dem magnetischen Fluss MF1 erzeugt wird, kann relativ klein sein. Um 360 elektrische Grad durch sechs Statorpole abzudecken, muss jeder Statorpol ein Drehmoment über einen Bereich von mindestens 60 elektrischen Grad erzeugen.
Bei dem 6S2R-Motor, der in 9 und 11 dargestellt ist, hat die innere Oberfläche jedes Statorpols eine im Wesentlichen rechtwinklige Form, und die Umfangsbreite Ht desselben ist auf 40 elektrische Grad eingestellt. In diesem Fall sei ein Fall betrachtet, bei dem die äußere Oberfläche jedes Rotorpols eine der in (A) bis (F) von 66 dargestellten Formen hat.
Da die Breite Sf, die in 66 dargestellt ist, auf 40 elektrische Grad eingestellt ist, wird die folgende Gleichung aufgestellt: Sb + (Se – Sf)/2 + Sf ≥ 60°
Die folgende Gleichung wird somit aufgestellt: Sb + Sc/2 > 40°
Wenn die Breite Sf eingestellt ist, um größer als 40 elektrische Grad zu sein, wird die folgende Gleichung aufgestellt: Sb + (Se – Sf)/2 + 40°
Die folgende Gleichung wird somit aufgestellt: Sb + (Se – Sf)/2 ≥ 20°
Zu dieser Zeit wird der Betrag eines Drehmoments abhängig von einer der in (A) bis (F) von 66 dargestellten Formen geändert. Der Motor 110A ist derart entworfen, dass ein Statorpol die Drehmomenterzeugungswirkung von einem alternativen Statorpol, der umfangsmäßig benachbart zu dem einen Statorpol ist, übernimmt, um dadurch den Rotor zu drehen. Aus diesem Grund können, um eine ausreichende Zeit zu erreichen, um die Drehmomenterzeugungswirkung zwischen umfangsmäßig benachbarten Statorpolen zu transportieren, 60 elektrische Grad, die in den Gleichungen erscheinen, geändert werden, um größer als 60 elektrische Grad zu sein.
Bei den im Vorhergehenden dargelegten Beispielen ist angenommen, dass jeder Statorpol eine rechtwinklige Form hat, und jeder der Rotorpole eine der in (A) bis (F) von 66 dargestellten Formen hat. Jeder der Statorpole und jeder der Rotorpole kann eine von verschiedenen Formen, die beispielsweise in (A) bis (F) von 66 dargestellt sind, haben. Jeder der Statorpole und jeder der Rotorpole kann gekrümmte Linien aufweisen. Jeder der Statorpole und jeder der Rotorpole kann in seiner axialen Richtung eine verjüngte Form haben, die zulässt, dass ein Luftzwischenraum durch eine Änderung einer relativen Positionsbeziehung zwischen dem Rotor und dem Stator in der axialen Richtung durch die Einrichtung MMC (siehe 62) geändert wird. Modifikationen der Form jedes der Statorpole und jedes der Rotorpole können verhindern, dass eine Umfangskraft und eine radiale Kraft mit einer Drehung des Rotors rasch geändert werden.
Bei dem in 9 und 11 dargestellten 6S2R-Motor können zusätzlich, um ein kontinuierliches Drehmoment gleichmäßiger zu erzeugen, die Hälfte der Rotorpole umfangsmäßig um 20 elektrische Grad verschoben sein, um dadurch ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen. Bei Acht-Pol-Motoren wird beispielsweise das erste Paar von zwei Rotorpolen in ursprünglichen Positionen beibehalten, und das zweite Paar von zwei Rotorpolen wird um 20 elektrische Grad in der CCW verschoben. Das nächste dritte Paar von zwei Rotorpolen wird zusätzlich bei seinen ursprünglichen Positionen beibehalten, und das nächste vierte Paar von zwei Rotorpolen wird um 20 elektrische Grad in der CCW verschoben. Dies erzeugt gleichmäßiger ein kontinuierliches Drehmoment. Diese Rotorpolanordnung lässt zu, dass der Rotor um die Mittenrichtung des Rotors eine symmetrische Form hat. Aus diesem Grund hat der Motor ein gutes mechanisches Gleichgewicht. Die Konfiguration kann mit dem in 66 dargestellten Verfahren kombiniert sein.
Als Nächstes ist bei dem Motor 110A, der in 9 dargestellt ist, die Beziehung zwischen der Form der inneren Oberfläche jedes Statorpols, der dem Rotor gegenüberliegt, der Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols, der dem Stator gegenüberliegt, und eines Drehmoments, das zwischen der inneren Oberfläche jedes Statorpols und der äußeren Oberfläche, die einem Rotorpol entspricht, zu erzeugen ist, unter Bezugnahme auf 67 und 68 beschrieben.
Ein durch den in 9 dargestellten 6S2R-Motor zu erzeugendes Drehmoment unterscheidet sich von demselben, das durch den in 1B dargestellten 6S4R-Motor zu erzeugen ist. Wenn ein Rotorpol damit startet, dem Öffnungsende eines Schlitzes zugewandt zu sein, wird das erzeugte Drehmoment reduziert; dies kann Drehmomentwelligkeiten verursachen. Eine Reduzierung der Umfangsbreite jedes Schlitzes reduziert andererseits ein Raum, in dem eine positive oder negative Statorwicklung eingebaut ist. Die Reduzierung der Umfangsbreite jedes Schlitzes kann Flusslecks zwischen Statorpolen und eine Flusssättigung jedes Statorpols verursachen. Das heißt, bei dem Motor 110A, der in 9 dargestellt ist, werden die erzeugten Drehmomente und Flusslecks ein Kompromiss, und daher kann es schwierig sein, beide derselben zu implementieren.
(S1) von 67 ist eine Ansicht, die Form der inneren Oberfläche jedes der Statorpole 117, 118, 119, 11A, 11B und 11C, die in der Drehungsrichtung des Rotors dem Rotor gegenüberliegen, schematisch erweitert. Die horizontale Achse von 67 stellt eine Umfangswinkelposition des Stators dar. Bei dem in 10 dargestellten Acht-Pol-Motor ist die horizontale Achse durch elektrische Winkel dargestellt.
Die vertikale Achse stellt die axiale Richtung des Rotors dar. Wie in (S1) von 67 dargestellt ist, hat die innere Oberfläche jedes der Statorpole eine rechtwinklige Form. Die Umfangsbreite der inneren Oberfläche jedes Statorpols ist auf 40 elektrische Grad eingestellt, und die Umfangsbreite des Öffnungsendes jedes Schlitzes ist auf 20 elektrische Grad eingestellt.
(R1) von 67 ist eine Ansicht, die die Form der äußeren Oberfläche des Rotorpols 11E, die in der Drehungsrichtung des Rotors dem Stator gegenüberliegt, schematisch erweitert. Die horizontale und die vertikale Achse sind identisch zu denselben von (S1) von 67. Die Umfangsbreite der äußeren Oberfläche des Rotorpols 11E ist auf 60 elektrische Grad eingestellt, und die axiale Breite derselben ist identisch zu derselben jedes Statorpols.
(T1) von 67 stellt Drehmomente dar, die durch den einfach modellierten Motor 110A zu erzeugen sind, wenn der Rotor mit den Rotorpolen, die jeweils die in (R1) von 67 dargestellte Form haben, in der CCW relativ zu dem Stator gedreht wird, wobei die Statorpole jeweils die Form, die in (S1) von 67 dargestellt ist, haben. Der einfach modellierte Motor 110A ist derart entworfen, dass die Länge eines Luftzwischenraums zwischen dem Stator und dem Rotor auf null eingestellt ist, und es gibt kleine Flusslecks in einem Raum nahe dem Stator und dem Rotor. Die Charakteristiken (T1) der Drehmomente stellen dar, dass effektive Drehmomente in regelmäßigen Intervallen von 20 elektrischen Grad erzeugt werden, und jedes der effektiven Drehmomente wird innerhalb 40 elektrischen Grad erzeugt.
(S2) von 69 ist eine Ansicht, die die Form der inneren Oberfläche jedes der Statorpole 117, 118, 119, 11A, 11B und 11C, die durch Abschrägen der Form der inne ren Oberfläche jedes der in (S1) von 67 dargestellten Statorpole erhalten wird, schematisch erweitert.
(R2) von 67 wird zu (R1) von 67 unverändert gehalten.
(T2) von 67 stellt Drehmomente dar, die durch den einfach modellierten Motor 110A zu erzeugen sind, wenn der Rotor mit den Rotorpolen, die jeweils die in (R2) von 67 dargestellte Form haben, relativ zu dem Stator in der CCW gedreht wird, wobei die Statorpole jeweils die in (S2) von 67 dargestellte Form haben.
Die Charakteristiken (T2) der Drehmomente stellen dar, dass effektive Drehmomente außer für einige Punkte aufeinanderfolgend erzeugt werden, und jedes der effektiven Drehmomente hat eine trapezförmige Form. Der Drehmomentabklingzeitraum in elektrischen Grad kann beispielsweise ein breiter Bereich von 40 bis 80 elektrischen Grad werden. Es sei bemerkt, dass bei (S2) und (R2) von 67, wenn die innere Oberfläche jedes Statorpols eine rechtwinklige Form hat, und die Form der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols abgeschrägt ist, die Charakteristiken eines in (T2) von 67 dargestellten Drehmoments erreicht werden können.
(S3) von 67 stellt schematisch die Form der inneren Oberfläche jedes Statorpols dar, wenn die Umfangsbreite der inneren Oberfläche jedes Statorpols auf im Wesentlichen 60 elektrische Grad eingestellt ist. Dies verbreitert umfangsmäßig so viel wie möglich die Form der inneren Oberfläche jedes Statorpols. Die Form der äußeren Oberfläche jedes in (R3) von 67 dargestellten Rotorpols ist identisch zu derselben der inneren Oberfläche jedes in (S3) von 67 dargestellten Statorpols.
In dieser Konfiguration waren, da die Statorpole umfangsmäßig zueinander benachbart sind, wenn ein Flussleck zwischen den Statorpolen auftritt, die magnetischen Wege der Statorpole abhängig von der Drehungsposition des Rotors magnetisch gesättigt.
Die Charakteristiken von durch den einfach modellierten Motor 110A zu erzeugenden Drehmomenten, wenn der Rotor mit den Rotorpolen, die jeweils die in (R3) von 67 dargestellte Form haben, in der CCW relativ zu dem Stator gedreht wird, wobei die Statorpole jeweils die in (S3) von 67 dargestellte Form haben, sind in (T3) von 67 dargestellt.
Die Charakteristiken (T3) der Drehmomente zeigen, dass große Drehmomente in jedem Zeitraum erzeugt werden, wenn die gegenüberliegenden Bereiche zwischen der inneren Oberfläche jedes Statorpols und der äußeren Oberfläche eines entsprechenden einen Rotorpols klein sind. Die Charakteristiken (T3) von Drehmomenten zeigen zusätzlich, dass die erzeugten Drehmomente mit einer Erhöhung der gegenüberliegenden Bereiche zwischen der inneren Oberfläche jedes Statorpols und der äußeren Oberfläche eines entsprechenden einen Rotorpols reduziert sind.
(S4) von 68 stellt schematisch die Form der inneren Oberfläche jedes Statorpols dar, die in (C) von 66 bei der Drehungsposition θr von 180 elektrischen Grad dargestellt ist. Die Form der inneren Oberfläche jedes Statorpols ist mit anderen Worten durch Kombinieren des halben Teils der Form, die in (S1) von 67 dargestellt ist, mit dem halben Teil der Form, die in (S3) von 67 dargestellt ist, gebildet. Statorpole, die umfangsmäßig zueinander benachbart sind, sind geformt, um hinsichtlich der axialen Richtung des Rotors zueinander symmetrisch zu sein. Statorpole sind in der axialen Richtung weg voneinander verschoben. Dies resultiert darin, dass die axiale Breite jedes Statorpols und die axiale Breite jedes Rotorpols (siehe (S3) und (R4) von 67) annähernd 1,5-mal die axiale Breite jedes Statorpols und die axiale Breite jedes Rotorpols, die in (S3) bzw. (R3) dargestellt sind, sind.
Die Charakteristiken von durch den einfach modellierten Motor 110A zu erzeugenden Drehmomenten, wenn der Rotor mit den Rotorpolen, die jeweils die in (R4) von 68 dargestellte Form haben, in der CCW relativ zu dem Stator gedreht wird, wobei die Statorpole jeweils die in (S4) von 68 dargestellte Form haben, sind in (T4) von 68 dargestellt.
Wie in (T4) von 68 dargestellt ist, sind im Vergleich zu einem Durchschnittsdrehmoment und einem Drehmomentabfall jedes der in (T3) von 67 dargestellten erzeugten Drehmomenten ein Durchschnittsdrehmoment und ein Drehmomentabfall jedes der erzeugten Drehmomente stark verbessert. Es ist zusätzlich möglich, Räume zwischen umfangsmäßig benachbarten Statorpolen zu erhöhen, sodass im Vergleich zu der in (S3) von 67 dargestellten Konfiguration Flusslecks zwischen Statorpolen reduziert sind.
(S5) von 68 stellt schematisch die Form der inneren Oberfläche jedes Statorpols, die durch Verformen der in (S4) von 68 dargestellten Form in eine trapezförmige Form erhalten wird, dar. Die Form der äußeren Oberfläche jedes in (R5) von 68 dargestellten Rotorpols ist identisch zu derselben der äußeren Oberfläche jedes in (R4) von 68 dargestellten Rotorpols.
Die Charakteristiken von durch den einfach modellierten Motor 110A zu erzeugenden Drehmomenten, wenn der Rotor mit den Rotorpolen, die jeweils die in (R5) von 68 dargestellte Form haben, in der CCW relativ zu dem Stator gedreht wird, wobei die Statorpole jeweils die in (S5) von 68 dargestellte Form haben, sind in (T5) von 68 dargestellt.
Wie in (T5) von 68 dargestellt ist, sind im Vergleich zu einem Durchschnittsdrehmoment und einem Drehmomentabfall jedes der in (T3) von 67 dargestellten erzeugten Drehmomente ein Durchschnittsdrehmoment und ein Drehmomentabfall jedes der erzeugten Drehmomente verbessert. Ein Verbreitern der Umfangsbreite jedes Statorpols, um relativ axiale Positionen von umfangsmäßig benachbarten Statorpolen zu separieren, implementiert zusätzlich sowohl die Erhöhung der Drehmomente als auch eine Reduzierung von Flussverkettungen zwischen Statorpolen. Das heißt, die Form der inneren Oberfläche jedes Statorpols, die in (S5) von 68 dargestellt ist, kann sowohl die Erhöhung von Drehmomenten als auch die Reduzierung von Flussverkettungen zwischen Statorpolen implementieren.
Es sei bemerkt, dass die Form der inneren Oberfläche jedes in (S5) von 68 dargestellten Statorpols in der axialen Richtung des Rotors größer als die Form ist, die in (S1) von 67 dargestellt ist. Die Form der inneren Oberfläche jedes in (S5) von 68 dargestellten Statorpols kann jedoch die Länge jeder Drei-Phasen-Statorspule, die zusätzlich in (S5) von 68 dargestellt ist, reduzieren. Ein Bilden eines axial konkaven Abschnitts in der inneren Oberfläche jedes in (S5) von 68 dargestellten Statorpols lässt zusätzlich zu, dass die Länge eines Vorsprungs des Endes jeder Statorspule in der axialen Richtung des Rotors reduziert ist.
Schnitte der Drei-Phasen-Statorspulen können zusätzlich in einem axialen Raum über jedem trapezförmigen Statorpol (siehe (S5) in 68) positioniert sein. Dies ist bei der Anordnung der Drei-Phasen-Spulen effektiv. Es ist somit möglich, den in (S5), (R5) und (T5) dargestellten Motor zu liefern, der hinsichtlich der Drehmomentcharakteristik, der Größe und des Aufwands ausgezeichneter ist als der in (S1), (R1) und (T1) dargestellte Motor.
Es sei bemerkt, dass, wenn eine Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen in einer Ausrichtung laminiert wird, um die in (S5) von 68 dargestellten Statorpole herzustellen, es notwendig ist, die Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen vorzubereiten, wobei jedes derselben eine Mehrzahl von Zähnen hat, die jeweils eine Umfangsbreite haben, die sich von einer Umfangsbreite jedes Zahns eines anderen magnetischen Stahlblechs unterscheidet.
Somit müssen Gesenke, die verwendet werden, um magnetische Stahlbleche zu stanzen, besonders entworfen sein. Es gibt herkömmlicherweise ein Verfahren zum Pressen eines magnetischen Stahlmaterials in ein drehbares Gesenk, während das Gesenk für eine Pressung leicht gedreht wird, um dadurch einen abgeschrägten laminierten Kern zu erreichen.
Ein solches drehbares Gesenk (erstes Gesenk) ist in einer Station angeordnet, um eine Seite jedes Schlitzes zu pressen, und ein drehbares Gesenk (ein zweites Gesenk) ist in der Station angeordnet, um die andere Seite jedes Schlitzes zu pressen. Ein magneti sches Stahlmaterial wird durch das erste und das zweite Gesenk gepresst, während das erste und das zweite Gesenk in jeweils entgegengesetzten Richtungen gedreht werden. Dies erzeugt eine Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen, die jeweils eine Mehrzahl von Zähnen haben, die jeweils eine Umfangsbreite haben, die sich von einer Umfangsbreite jedes Zahns eines anderen magnetischen Stahlblechs unterscheidet. Die Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen kann laminiert werden, um einen Statorkern zu erzeugen. In diesem Fall kann eine Stemmverbindung, wie zum Beispiel eine Dübelbefestigung, genutzt sein, um die Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen zu verbinden.
Als ein anderes Verfahren ist ein drehbares Gesenk (erstes Gesenk) in einer Station angeordnet, um eine Seite jedes Schlitzes zu pressen, und ein stationäres Gesenk (zweites Gesenk) ist in der Station angeordnet, um die andere Seite jedes Schlitzes zu pressen. Ein magnetisches Stahlmaterial wird durch das erste und das zweite Gesenk gepresst, während das erste Gesenk in eine Richtung gedreht wird. Dies erzeugt eine Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen, wobei jedes derselben eine Mehrzahl von Zähnen hat, die jeweils eine Umfangsbreite haben, die sich von einer Umfangsbreite jedes Zahns eines anderen magnetischen Stahlblechs unterscheidet. Die Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen wird danach miteinander ausgerichtet, um einen laminierten Statorkern zu erzeugen. In diesem Fall kann eine Stemmverbindung, wie zum Beispiel eine Dübelbefestigung, nicht genutzt werden, um die Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen zu verbinden.
In diesem Fall kann jedoch eine Ausrichtungseinrichtung zur Ausrichtung der Drehrichtungen vorgesehen sein. Dies kann die Verstemmverbindung nutzen.
Die in 68 dargestellten Motoren können entworfen sein, um relativ dünne Motoren zu sein. Ein magnetischer Weg in der axialen Richtung des Rotors kann an einem Teil des Rückjochs vorgesehen sein, um dadurch in der axialen Richtung des Rotors Variationen der magnetischen Flüsse zu reduzieren. Es ist möglich, ein Material zu verwenden, das fähig ist, magnetische Flüsse in dreidimensionalen Richtungen zu erhöhen oder zu reduzieren.
In 68 kann die Umfangsbreite jedes Rotorpols größer als 60 elektrische Grad sein; dies kann Drei-Phasen-Drehmomente miteinander überlappen lassen.
Eine Maßnahme, die Flusslecks in den Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen zugeordnet ist, ist als Nächstes unter Bezugnahme auf 69 beschrieben.
Es gibt viele Anwendungen, die relativ große Drehmomente bei hohen UpM des Rotors erfordern. Die Begrenzung des Spitzendrehmoments in den Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen kann durch die magnetische Sättigung eines Teils der magnetischen Wege, durch die die magnetischen Flüsse, die zu einer Erzeugung von Drehmomenten beitragen, gehen, verursacht sein. Die magnetische Sättigung wird am meisten durch die Erhöhung der magnetischen Gesamtflüsse φs aufgrund der Flussverkettungen von jedem Teil des Motors erzeugt. Um somit ein großes Spitzendrehmoment zu erreichen, ist es effektiv, den Bereich des Querschnitts jedes der magnetischen Wege in dem Motor ausreichend sicherzustellen und das Flussleck von den jeweiligen Teilen des Motors zu reduzieren. Um ein großes Drehmoment bei hohen UpM des Rotors zu fordern, verbessert die Reduzierung der Flusslecks den Leistungsfaktor, sodass die Motoreffizienz gesteigert ist.
(a) von 69 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in 9 dargestellten Motors. Ein Bezugszeichen C92 in 69 stellt die negative A-Phasen-Wicklung 114 in 9 dar, und ein Bezugszeichen C91 stellt einen Statorkern 11F in 9 dar. Ein Bezugszeichen C93 stellt Leckflüsse dar, die erzeugt werden, wenn ein großer A-Phasen-Strom zugeführt wird, um durch die negative A-Phasen-Wicklung C92 in einer Richtung aus dem Papier von 69 zu fließen. Die Flusslecks verursachen, dass ein Zahn (Startpol) magnetisch gesättigt ist; dies macht es schwierig, ein Drehmoment zu erhöhen.
Um sich einer solchen Angelegenheit zu widmen, wie in (b) von 69 dargestellt ist, ist ein rechtwinkliger Kupferdraht C94 als jede der Statorspulen verwendet. Wie in (b) von 69 dargestellt ist, ist die negative C-Phasen-Wicklung C94 in einem entsprechenden Schlitz derart gewickelt, dass eine Längsseite seines rechtwinkligen Querschnitts angeordnet ist, um hin zu dem Mittenabschnitt des Rotors gerichtet zu sein.
Mit der Struktur induzieren eine Erhöhung und eine Verringerung von Flusslecks C95, die erzeugt werden, wenn ein großer A-Phasen-Strom zugeführt wird, um durch die negative A-Phasen-Wicklung C94 zu fließen, einen Wirbelstrom in der negativen A-Phasen-Wicklung C94, und der Wirbelstrom reduziert die Flusslecks C95.
Wenn der Motor ein statisches Drehmoment erzeugt oder mit niedrigen UpM gedreht wird, gibt es möglicherweise kleine Vorteile. Wenn jedoch ein großer Strom zugeführt wird, um durch die negative A-Phasen-Wicklung C94 bei hohen UpM zu fließen, sodass sich die Frequenz der Flusslecks C95 erhöht, reduziert der Wirbelstrom in der negativen A-Phasen-Wicklung C94 die Flusslecks. Wie im Vorhergehenden dargelegt ist, verbessert ein Verwenden des rechtwinkligen Kupferdrahts C95 als jede der drei Phasen-Statorspulen den Leistungsfaktor des Motors und die Motoreffizienz.
Zu dieser Zeit kann es viele Flusslecks C95 um das Öffnungsende eines entsprechenden Schlitzes geben. Aus diesem Grund ist im Vergleich zu der Länge C96 zwischen dem Öffnungsende und dem Boden des Schlitzes, mit anderen Worten der Tiefe C96 des Schlitzes, die Länge C97 der Längsseite des rechtwinkligen Kupferdrahts C94 gleich oder größer als ein Viertel der Länge C96. Dies macht es möglich, den Leistungsfaktor des Motors und die Motoreffizienz mehr zu verbessern.
Eine alternative Maßnahme, die Flusslecks von den Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen zugeordnet ist, ist als Nächstes unter Bezugnahme auf 70 beschrieben.
Bei der Struktur des in 9 dargestellten Motors 110A sind zwei leitfähige Glieder, wie zum Beispiel leitfähige Platten 505 und 507, an beiden Enden einer der Längsseiten eines Rotors 501, der dem Rotor 11E entspricht, angebracht. Zwei leitfähige Glieder, wie zum Beispiel leitfähige Platten 506 und 508 sind ähnlicherweise an beiden Enden der anderen der Längsseite des Rotors 501 angebracht. Die leitfähigen Glieder 505 bis 508 bilden eine geschlossene Schaltung. Wenn Flusslecks durch die leitfähigen Glieder 505 bis 508 gehen, werden Ströme durch die leitfähigen Glieder 505 bis 508 induziert; diese induzierten Ströme reduzieren die Flusslecks.
Bei den Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen wechseln die magnetischen Flüsse in dem Rotor mit einer Drehung des Rotors. Aus diesem Grund ist es möglich, Flusslecks zu reduzieren. Die Flussleck reduzierende Maßnahme, die im Vorhergehenden dargelegt ist, kann auf einen anderen Motor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen angewendet sein.
Die Flusslecks von dem Rotor können von einem Ende jedes ausgeprägten Pols des Rotors 501 auftreten. Um sich denselben zu widmen, kann ein leitfähiges Glied durch das magnetische Stahlblech des Endes jedes ausgeprägten Pols des Rotors 501 ersetzt sein. Dies reduziert die Flusslecks von dem Ende jedes ausgeprägten Pols des Rotors 501.
Als eine Modifikation der Struktur des in 70 dargestellten Motors sind zwei Schlitze 509 und 50B in beiden Enden von einer der Längsseiten eines Rotors 501, der dem Rotor 11E entspricht, gebildet. Zwei Schlitze 50F und 50D sind ähnlicherweise in beide Enden der anderen der Längsseiten des Rotors 501, der dem Rotor 11E entspricht, gepasst.
Zwei leitfähige Glieder, wie zum Beispiel leitfähige Platten, 50A und 50C sind jeweils in die Spalten 509 und 50B gepasst. Zwei leitfähige Glieder, wie zum Beispiel leitfähige Platten 50G und 50E, sind ähnlicherweise jeweils in die Spalten 50F und 50D gepasst.
Die Struktur des in 71 dargestellten Motors erreicht die Vorteile, die durch den in 70 dargestellten Motor erreicht werden. Die Struktur des in 71 dargestellten Motors lässt zu, dass die leitfähigen Glieder ohne weiteres an dem Rotor fixiert werden. Der Motor kann somit ohne weiteres auf Anwendungen, die hohe UpM des Rotors erfordern, angewendet sein.
Als Nächstes ist ein Verfahren zum Erhöhen eines maximalen Drehmoments eines Motors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Folgenden beschrieben.
Die charakteristische Drehmomentkurve des Motors 708, der in 54 dargestellt ist, ist beispielsweise in 5 als die charakteristische Strom-Drehmoment-Kurve Tm dargestellt.
Die Beziehung zwischen dem Drehmoment T und dem Strom Ix innerhalb eines Bereichs von 0 bis zu dem Wert A1 hat genauer gesagt eine charakteristische Kurve, die nahe einer quadratischen Funktion ist; diese Beziehung ist durch die Gleichung (10) dargestellt.
Ein Drehmoment T innerhalb eines Bereichs von dem Wert A1 eines Stroms Ix zu dem Wert A2 desselben wird eine lineare Funktion eines Stroms Ix (siehe die Gleichung (15)). Das heißt, das Drehmoment T wird von einem Wert T1, der dem Wert A1 entspricht, zu einem Wert T2, der einem Wert T2 entspricht, erhöht.
Wenn der Strom Ix als größer als der Wert A2 eingestellt ist, wird ein Teil eines magnetischen Wegs, wie zum Beispiel das Rückjoch, der in dem Motor außer dem Luftzwischenraum zwischen jedem Statorpol und einem entsprechenden Rotorpol gebildet ist, magnetisch gesättigt. Dies reduziert die Rate einer Erhöhung eines Drehmoments, um den Strom zu erhöhen. Die Beziehung zwischen dem Drehmoment T und dem Strom Ix über den Wert A2 des Stroms Ix hat somit innerhalb eines Bereichs von dem Wert T1 des Drehmoments T zu einem Wert T2 desselben eine drehmomentgesättigte Kurve.
Eine Erhöhung eines maximalen Drehmoments, das durch den Motor 708 zu erzeugen ist, bedeutet seine Erhöhung eines Werts T3 in der charakteristischen Strom-Drehmoment-Kurve auf einen Wert T4. Diese Erhöhung des maximalen Drehmoments wird durch Reduzieren der magnetischen Sättigung innerhalb des Motors technisch ausgeführt. Diese Reduzierung der magnetischen Sättigung lässt zu, dass eine große magnetische Energie an den Luftzwischenraum zwischen jedem Statorpol und einem entsprechenden Rotorpol abgegeben wird.
Welcher Teil eines Reluktanzmotors, wie zum Beispiel des Motors 708, der in 54 dargestellt ist, dazu neigt, magnetisch gesättigt zu werden, ist erstens im Folgenden beschrieben. 54 stellt eine Situation dar, in der die ausgeprägten Hauptpole 161 dem Zahn 117 und dem Zahn 11A jeweils zugewandt sind, sodass jeder der Zähne 117 und 11A dazu neigt, magnetisch gesättigt zu sein.
In der Situation geht beispielsweise eine magnetische Flusskomponente von dem Zahn 11A durch einen ausgeprägten Hauptpol 161, um in den Zahn 117 einzutreten. Eine Flussleckkomponente, die durch einen Strom, der durch die Wicklung 111 fließt, erzeugt wird, wird zusätzlich von dem Statorpol 11C durch einen Abschnitt nahe dem Öffnungsende eines Schlitzes, der der Wicklung 111 entspricht, transportiert, sodass die Flussleckkomponente in den Zahn 117 eintritt. Eine Flussleckkomponente, die durch einen Strom, der durch die Wicklung 112 fließt, erzeugt wird, wird außerdem von dem Statorpol 118 durch einen Abschnitt nahe dem Öffnungsende eines Schlitzes, der der Wicklung 111 entspricht, transportiert, sodass die Flussleckkomponente in den Zahn 117 eintritt.
Da die Flussleckkomponenten der magnetischen Flusskomponente von den Statorpolen an beiden Seiten des einen ausgeprägten Hauptpols 161 hinzugefügt werden, ist die Menge von magnetischen Flüssen, die durch den Zahn 117 geht, größer als dieselbe von magnetischen Flüssen, die durch jeden der ausgeprägten Hauptpole 161 geht. Dies kann verursachen, dass der Statorpol 117 magnetisch gesättigt ist.
Wenn im Gegensatz dazu ein ausgeprägter Hilfspol 162 ein Drehmoment erzeugt, da die Umfangsbreite des einen ausgeprägten Hilfspols 162 niedriger als dieselbe des ausgeprägten Hauptpols 161 ist, können Flusslecks von beiden Seiten des einen ausge prägten Hilfspols 162 verursachen, dass der eine ausgeprägte Pol 162 magnetisch gesättigt ist.
Jeder Zahn des Stators und des ausgeprägten Hilfspols 162 neigt genauer gesagt dazu, magnetisch gesättigt zu sein.
Angesichts der vorhergehenden Angelegenheiten sind im Folgenden fünf Verfahren zum Verbessen eines maximalen Drehmoments eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Das erste Verfahren ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 72 beschrieben.
(a) von 72 stellt ein Beispiel eines axialen Querschnitts des Reluktanzmotors 708, der in 54 dargestellt ist, dar. Ein Bezugszeichen 262 stellt einen Zahn dar, ein Bezugszeichen 263 stellt ein Ende von mindestens einer Statorspule dar, und ein Bezugszeichen 261 stellt einen Rotorkern (Rotor 340) dar. (b) von 72 stellt schematisch eine Mehrzahl von weichmagnetischen Gliedern 264, die jeweils an jeder Seitenoberfläche jedes Zahns 262 angebracht sind, dar. Eines der weichmagnetischen Glieder 264, jeder Zahn 262 und das andere der weichmagnetischen Glieder 264 sind mit anderen Worten axial laminiert. Die Struktur erhöht eine axiale Dicke jedes Zahns 262, um dadurch einen magnetischen Weg durch jeden Zahn 262 zu vergrößern. Dies reduziert bei jedem Zahn die magnetische Sättigung 262.
Es sei bemerkt, dass die Strömung von magnetischen Flüssen nicht nur durch die radiale Richtung und die Umfangsrichtung, sondern ferner die axiale Richtung des Rotors geht. Wenn ein Zahn 262 und ein Paar von weichmagnetischen Gliedern 264 als ein weichmagnetisches laminiertes Glied entworfen sind, können Wirbelströme durch das weichmagnetische laminierte Glied fließen; dies kann einen Wirbelstromverlust erhöhen.
Maßnahmen zum Reduzieren von Wirbelströmen sind somit vorzugsweise auf die in (b) von 72 dargestellte Struktur angewandt. Es ist beispielsweise vorzuziehen, dass in mindestens entweder dem Zahn 262 oder den weichmagnetischen Gliedern 264, die daran angebracht sind, ein Spalt gebildet ist. Es ist sonst vorzuziehen, jeden Zahn 262 und jedes der weichmagnetischen Glieder 264 aus einem magnetischen Pulverkern zu erzeugen; dieser magnetische Pulverkern ist durch Zusammendrücken von isolatorbeschichtetem weichmagnetischem Pulver gebildet.
Das zweite Verfahren ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 73 beschrieben.
(a) von 73 stellt ein Beispiel eines axialen Querschnitts einer Modifikation des in 54 dargestellten Reluktanzmotors 708 dar.
Ein gestrichelter Kreis 271 stellt eine Mehrzahl von magnetischen Gliedern dar, die jeweils an einer Seitenoberfläche jedes Zahns 262 angebracht sind. Eines der magnetischen Glieder 271, jeder Zahn 262 und das andere der magnetischen Glieder 271 sind mit anderen Worten axial laminiert.
(b) von 73 stellt in einem vergrößerten Maßstab die magnetischen Glieder 271 dar, die an beiden Seitenoberflächen jedes Zahns 262 angebracht sind.
Wie in (b) von 73 dargestellt ist, besteht jedes der magnetischen Glieder 271 aus einem Permanentmagneten 272 eines rechtwinkligen Blocks und einem Paar von weichmagnetischen Gliedern 273. Der Permanentmagnet 272 ist derart angeordnet, dass sein Nordpol nach außen gerichtet ist, und sein Südpol nach innen gerichtet ist. Eines der weichmagnetischen Glieder 271 ist an der Nordpolseitenoberfläche angebracht, und das andere ist an der Südpolseitenoberfläche angebracht.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist die Steuerungsschaltung CC oder CC1 entworfen, um einen unidirektionalen Gleichstrom einer Statorwicklung zuzuführen, die in jedem Schlitz angeordnet ist. Wenn der Strom durch eine Statorwicklung, die benachbart zu einem Zahn 262 ist, fließt, fließen magnetische Flüsse 275 durch den Rotor 261 und treten über einen Luftzwischenraum in einen Zahn 262 ein (siehe (b) von 73). Die Richtung des Flusses der magnetischen Flüsse 275 ist als eine „positive Richtung” definiert.
Zu dieser Zeit breiten sich magnetische Flüsse 274 aus dem Nordpol aus, gehen durch den einen Zahn 262 und kehren zu dem Südpol zurück. Das heißt, der Fluss der magnetischen Flüsse 274 in dem einen Zahn 262 ist entgegengesetzt zu demselben der magnetischen Flüsse 275. Die Richtung der magnetischen Flüsse 274 ist mit anderen Worten als eine „negative Richtung” definiert.
Eine magnetische charakteristische Kurve in dem einen Zahn 262 ist in 74 dargestellt. Die horizontale Achse stellt eine Magnetfeldstärke H [A/m] dar, und die vertikale Achse stellt eine Flussdichte B [T] dar.
Während keine magnetischen Glieder 271 an jeder Seite des einen Zahns 262 als eine erste Struktur angebracht sind, wenn ein großer Gleichstrom zugeführt wird, um durch die Statorwicklung zu fließen, die zu dem einen Zahn 262 benachbart ist, wird die Flussdichte des einen Zahns 262 von null zu einem Punkt Ba erhöht. Dies liegt daran, dass die positiven magnetischen Flüsse 275 in den einen Zahn 262 eintreten.
Dies erhöht die Flussdichte des einen Zahns 262 bis zu einem Wert B1 bei dem Punkt Ba auf der magnetischen charakteristischen Kurve.
Obwohl die magnetischen Glieder 271 an jeder Seite des einen Zahns 262 als eine zweite Struktur angebracht sind, ist als Nächstes, da die negativen magnetischen Flüsse 274 durch den einen Zahn 262 gehen, die Flussdichte des einen Zahns 262 ein negativer Wert Bb oder Bc. In dieser Situation wird, wenn ein großer Gleichstrom zugeführt wird, um durch die Statorwicklung zu fließen, die zu dem einen Zahn 262 benachbart ist, die Flussdichte des einen Zahns 262 von dem negativen Wert Bb oder Bc zu dem Punkt Ba erhöht. Dies erhöht die Flussdichte des einen Zahns 262 bis zu dem Wert B1 bei dem Punkt Ba auf der magnetischen charakteristischen Kurve.
Das heißt, bei der zweiten Struktur ist die Änderung (der Anstieg) der Flussdichte, die durch B3 oder B4 dargestellt ist, im Vergleich zu der Änderung (dem Anstieg) der Flussdichte, die durch B1 dargestellt ist, bemerkenswert erhöht.
Wenn beispielsweise der Absolutwert einer Flussdichte B2 bei dem Punkt Bb identisch zu der Flussdichte B1 ist, verdoppelt die zweite Struktur die Menge von magnetischen Flüssen, die im Vergleich zu der ersten Struktur durch den einen Zahn 262 gehen.
Wenn die Erhöhung der Menge von magnetischen Flüssen durch eine Erhöhung eines Drehmoments in 5 ausgedrückt wird, wird der Wert T3 des Drehmoments T auf einen Wert T4 erhöht.
Maßnahmen zum Reduzieren von Wirbelströmen, die auf die Struktur, die in (b) von 72 dargestellt ist, angewendet sind, können auf die in (a) und (b) von 73 dargestellte Struktur angewandt sein.
Das dritte Verfahren ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 75 beschrieben.
(a) von 75 stellt ein Beispiel eines axialen Querschnitts einer Modifikation des Reluktanzmotors 708, der in 54 dargestellt ist, dar.
Ein gestrichelter Kreis 293 stellt eine Mehrzahl von magnetischen Gliedern dar, wobei jedes an jeder Seitenoberfläche jedes Zahns 262 angebracht ist. Eines der magnetischen Glieder 293, jeder Zahn 262 und das andere der magnetischen Glieder 293 sind mit anderen Worten axial laminiert.
(b) von 75 stellt in einem vergrößerten Maßstab die magnetischen Glieder 203, die an beiden Seitenoberflächen jedes Zahns 262 angebracht sind, dar.
Wie in (b) von 75 dargestellt ist, besteht jedes der magnetischen Glieder 293 aus einem weichmagnetischen konkaven Glied 292, dessen beide Enden an einer Seite eines entsprechenden Zahns 262 angebracht sind.
Jedes der magnetischen Glieder 293 besteht ferner aus einer erregenden Spule 291. Die erregende Spule 291 ist um eine Basis des konkaven Glieds 292 derart gewickelt, dass, wenn dieselbe erregt wird, die erregende Spule 291 magnetische Flüsse 294 erzeugt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist die Steuerungsschaltung CC oder CC1 entworfen, um einer Statorwicklung, die in jedem Schlitz angeordnet ist, einen unidirektionalen Gleichstrom zuzuführen. Wenn der Strom durch eine Statorwicklung, die benachbart zu einem Zahn 262 ist, fließt, fließen magnetische Flüsse 275 durch den Rotor 261 und treten über einen Luftzwischenraum (siehe (b) von 73) in einen Zahn 262 ein. Die Richtung der Strömung der magnetischen Flüsse 275 ist als „positive Richtung definiert.
Die Strömung der magnetischen Flüsse 294 in dem einen Zahn 262 ist im Gegensatz dazu entgegengesetzt zu derselben der magnetischen Flüsse 275. Die Richtung der magnetischen Flüsse 294 ist mit anderen Worten als „negative Richtung” definiert.
Aus den gleichen Gründen wie bei der in (a) und (b) von 73 dargestellten Struktur, ist es somit möglich, die Änderung (den Anstieg) der Flussdichte im Vergleich zu der Struktur, dass keine magnetischen Glieder 293 an beiden Seitenoberflächen jedes Zahns 262 angebracht sind, bemerkenswert zu erhöhen. Dies erhöht ein maximales Drehmoment des Motors (siehe 5).
Eines der Merkmale der in 75 dargestellten Struktur besteht darin, dass eine Anpassung eines Pegels eines Stroms, der der erregenden Spule 292 zuzuführen ist, einen magnetischen Betriebspunkt auf der in 74 dargestellten Kurve ohne weiteres ändert.
Für eine leichte Last ist beispielsweise der Pegel des Stroms, der der erregenden Spule 292 zuzuführen ist, auf null eingestellt, sodass eine nicht notwendige Steuerung des maximalen Drehmoments eliminiert ist. Für eine schwere Last ist es im Gegensatz dazu möglich, einen Strom mit einem voreingestellten Pegel der erregenden Spule 292 zuzuführen; dieser Strom mit dem voreingestellten Pegel erzeugt magnetische Flüsse, die ausreichend sind, um ein erforderliches Drehmoment zu erzeugen.
Es sei bemerkt, dass das in 73 dargestellte zweite Verfahren entworfen sein kann, um eine Betätigungsvorrichtung zu verwenden und die Betätigungsvorrichtung zu steuern, um den Permanentmagneten 272 zwischen den gepaarten weichmagnetischen Gliedern 273 zu entfernen und einen Raum dazwischen einzufügen. Dies steuert die Menge magnetischer Flüsse 274. Das in 73 dargestellte zweite Verfahren kann entworfen sein, um eine Betätigungsvorrichtung zu verwenden und die Betätigungsvorrichtung zu steuern, um die Richtung des Permanentmagneten 272 umzukehren.
Jedes der ersten bis dritten Verfahren, die in 73 und 75 dargestellt sind, kann verschieden modifiziert sein. Die weichmagnetischen Glieder 264, der Permanentmagnet 272 oder die erregende Spule 291 können beispielsweise mit einem Statorpol, der umfangsmäßig dazu benachbart ist, kombiniert sein. Es sei bemerkt, dass sich in 73 oder 75 die magnetischen Flüsse 274 oder 294 durch lediglich das weichmagnetische Glied mit einer hohen relativen Permeabilität ausbreiten. Aus diesem Grund ist es, wenn das weichmagnetische Glied derart verwendet ist, dass keine magnetische Sättigung darin selbst dann auftritt, wenn die magnetischen Flüsse 275 in jeden Zahn von dem Rotor eintreten, möglich, die Größe des Permanentmagneten 272 zu reduzieren oder den Pegel des Stroms zum Erregen der erregenden Spule 291 zu reduzieren.
Das vierte Verfahren ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 76 beschrieben.
76 stellt ein Beispiel eines radialen Querschnitts einer Modifikation des in 54 dargestellten Reluktanzmotors 708 dar. In 76 ist der Rotor in der Darstellung weggelassen.
Die Modifikation des Motors 708 ist mit sechs plattenähnlichen Permanentmagneten 301, 302, 303, 304, 305 und 306 versehen. Jeder der sechs Permanentmagnete 301, 302, 303, 304, 305 und 306 ist in dem Öffnungsende eines entsprechenden einen der Schlitze angeordnet. Jeder der sechs Permanentmagnete 301, 302, 303, 304, 305 und 306 ist derart angeordnet, dass die Richtung (N, S) seiner umfangsmäßigen magnetomotorischen Kraft nahe dem entsprechenden Öffnungsende der magnetomotorischen Kraft, die erzeugt wird, wenn eine entsprechende Statorwicklung erregt wird, entgegengesetzt, ist.
Jeder der sechs Permanentmagnete 301, 302, 303, 304, 305 und 306 hebt genauer gesagt Flusslecks nahe dem entsprechenden Öffnungsende auf, sodass dieselben reduziert werden. Als ein Resultat ist es, wie bei dem zweiten in 73 dargestellten Verfahren, möglich, die Flussdichte jedes Zahns zu reduzieren, sodass ein maximales Drehmoment des Motors erhöht ist. Das vierte Verfahren kann durch einen Reluktanzmotor selbst dann verwendet sein, wenn seine axiale Länge Wt einen längeren Wert hat. Das vierte Verfahren kann somit für Hochausgangsleistungsreluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet sein.
Im Gegensatz dazu können die ersten bis dritten Verfahren für Reluktanzmotoren verwendet sein, die jeweils eine kurze axiale Länge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel haben.
Die Hälfte (drei) der sechs Permanentmagnete 301, 302, 303, 304, 305 und 306 können reduziert werden. Jeder der Permanentmagnete kann über der axialen Gesamtlänge des Öffnungsendes eines entsprechenden Schlitzes angeordnet sein. Jeder der Permanentmagnete kann ferner bei einem Teil der axialen Länge des Öffnungsendes eines entsprechenden Schlitzes angeordnet sein. Jeder der Permanentmagnete kann ferner an jedem Ende in der axialen Richtung des Öffnungsendes eines entsprechenden einen Schlitzes angeordnet sein.
Jeder der Permanentmagnete 301, 302, 303, 304, 305 und 306 dient dazu, um die Statorwicklung, die in einem entsprechenden einen Schlitz angeordnet ist, zu fixieren.
Die Form jedes der Permanentmagnete 301, 302, 303, 304, 305 und 306 kann geändert sein. Ein Glied mit einem hohen Wärmewiderstand, wie zum Beispiel ein Flüssigkeitskühlrohr, kann in einem Schlitz zwischen einem entsprechenden Permanentmagnet und einer entsprechenden Statorwicklung angeordnet sein. Dies reduziert die Erhöhung der Temperatur des Permanentmagneten.
Das fünfte Verfahren ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 77 beschrieben.
(b) von 77 ist ein radialer Querschnitt einer Modifikation des in 54 dargestellten Reluktanzmotors 708. (a) von 77 stellt ein Beispiel eines axialen Querschnitts einer Modifikation des Reluktanzmotors 708 dar; dieser axiale Querschnitt ist entlang einer Linie (a)-(a) in (b) von 77 vorgenommen.
Ein Bezugszeichen 313 stellt einen Rotorkern dar.
Ein erstes Paar von weichmagnetischen Gliedern 311 und 312 ist jeweils an einer Hauptoberfläche der ausgeprägten Hilfspole 162 angebracht. Ein zweites Paar von weichmagnetischen Gliedern 311 und 312 ist jeweils an den anderen Hauptoberflächen der ausgeprägten Hilfspole 162 angebracht.
Jedes der weichmagnetischen Glieder 311 und 312 hat eine im Wesentlichen trapezförmige Form, derart, dass die erste Basis desselben positioniert ist, um einer entsprechenden Statorwicklung zugewandt zu sein, und eine zweite Basis desselben positioniert ist, um der Mitte des Rotors zugewandt zu sein; die zweite Basis ist länger als die erste Basis. Jedes der trapezförmigen weichmagnetischen Glieder 311 und 312 verdickt einen magnetischen Weg durch einen entsprechenden der ausgeprägten Hilfspole 162, um dadurch eine magnetische Sättigung bei jedem der ausgeprägten Hilfspole 162 zu reduzieren. Dies erhöht ein maximales Drehmoment des Motors.
Für einen Mehrpolmotor, wie zum Beispiel einen Acht-Pol-Motor, der bei hohen UpM zu verwenden ist, kann ein ringförmiges weichmagnetisches Glied 314, das durch gestrichelte Linien angegeben ist, an einer Hauptoberfläche des Rotors anstelle der weichmagnetischen Glieder 311 und 312 koaxial angebracht sein.
Maßnahmen zum Reduzieren von Wirbelströmen, die auf die in (b) von 72 dargestellte Struktur angewendet sind, können auf weichmagnetische Glieder nahe den ausgeprägten Hilfspolen 162 angewandt sein.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erhöhen die ersten bis fünften Verfahren ein maximales Drehmoment eines Reluktanzmotors, sodass der Reluktanzmotor hinsichtlich der Größe und des Aufwands reduziert ist.
Als Nächstes sind Techniken, die einem Luftzwischenraum zwischen einem Statorpol und einem Rotorpol jedes der Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen zugeordnet sind, im Folgenden beschrieben.
(a) von 78 stellt in einem vergrößerten Maßstab einen Statorpol D51, einen Rotorpol D52 und einen Luftzwischenraum D53 eines Reluktanzmotors gemäß entweder dem ersten Ausführungsbeispiele oder seinen Modifikationen dar; der Luftzwischenraum D53 ist zwischen dem Statorpol D51 und dem Rotorpol D52 positioniert. Eine horizontale Richtung in dem Papier von 78 stellt eine axiale Richtung eines Rotors dar, und eine vertikale Richtung in dem Papier von 78 stellt eine radiale Richtung des Reluktanzmotors dar. Eine Richtung in das Papier von 78 stellt eine Umfangsrichtung des Reluktanzmotors dar. Sowohl der Statorpol D51 als auch der Rotorpol D52 sind beispielsweise aus acht magnetischen Stahlblechen, die in einer Ausrichtung gestapelt sind, gebildet. Jedes der acht magnetischen Stahlbleche hat beispielsweise eine Dicke von 0,35 mm, und der Luftzwischenraum D53 hat in seiner radialen Richtung des Reluktanzmotors 0,5 mm.
(b) von 78 stellt eine spezifische Konfiguration eines Statorpols D54, eines Rotorpols D55 und eines Luftzwischenraums D56 eines Reluktanzmotors gemäß entweder dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen dar; der Luftzwischenraum D56 befindet sich zwischen dem Statorpol D54 und dem Rotorpol D55.
Die Dicke von einem Ende des Statorpols D54, das dem Luftzwischenraum D56 gegenüberliegt, ist in der axialen Richtung des Rotors derart erhöht, dass die Dicke des einen Endes des Statorpols D54 in der axialen Richtung des Rotors annähernd zweimal dieselbe des einen Endes des Statorpols D51 ist. Die Dicke eines Endes des Rotorpols D55, das dem Luftzwischenraum D56 gegenüberliegt, ist ähnlicherweise in der axialen Richtung des Rotors derart erhöht, dass die Dicke des einen Endes des Statorpols D54 in der axialen Richtung des Rotors annähernd zweimal die der eines Endes des Rotorpols D52 ist.
Bezugszeichen D57 und D58 sind weichmagnetische Glieder, die an beiden Hauptseiten des Statorpols D54 in der radialen Richtung angebracht sind, um in dem Statorpol D54 eine magnetische Sättigung zu verhindern. Bezugszeichen D59 und D5A sind ähnlicherweise weichmagnetische Glieder, die in der radialen Richtung an beiden Hauptseiten des Rotorpols D55 angebracht sind, um eine magnetische Sättigung in dem Rotorpol D55 zu verhindern.
Die Konfiguration des Statorpols D54 und des Rotorpols D55, die in (b) von 78 dargestellt ist, reduziert in dem Luftzwischenraum D56 zwischen dem Statorpol D54 und dem Rotorpol D55 einen magnetischen Widerstand. Modifikationen können ferner, auf jeden Statorpol und jeden Rotorpol von Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und ihren Modifikationen angewandt sein; dies reduziert in einem Luftzwischenraum D56 zwischen jedem Statorpol und einem entsprechenden einen Rotorpol einen magnetischen Widerstand auf annähernd die Hälfte desselben eines ursprünglichen Luftzwischenraums D53 weiter. Dies ist dazu äquivalent, dass die Länge des Luftzwischenraums D53 in der radialen Richtung auf die Hälfte desselben reduziert ist, was es möglich macht, ein Ausgangsdrehmoment zu erhöhen, den Leistungsfaktor zu verbessern und die Motoreffizienz zu verbessern.
Ein Verfahren eines Erreichens von höheren Ausgangsdrehmomenten in Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
(a) von 79 stellt schematisch einen Reluktanzmotor dar, auf den das eine Verfahren angewendet ist. Ein Stator des Reluktanzmotors ist identisch zu demselben des in 1B dargestellten Reluktanzmotors 110.
Ein Rotor des Reluktanzmotors ist identisch zu demselben des Reluktanzmotors 110. Bezugszeichen D69 und D6A stellen ein erstes Paar von gegenüberliegenden ausgeprägten Polen dar, und D6B und D6C stellen ein zweites Paar von gegenüberliegenden ausgeprägten Polen dar.
Der Reluktanzmotor ist zusätzlich insbesondere mit einer Spule D61 und D62, einer Spule D63 und D64, einer Spule D65 und D66 und einer Spule D67 und D68 versehen. Die Spule D61 und D62 ist zum Erzeugen einer magnetomotorischen Kraft des ausgeprägten Pols D69 um den ausgeprägten Pol D69 gewickelt. Die Spule D63 und D64 ist zum Erzeugen einer magnetomotorischen Kraft des ausgeprägten Pols D6B um den ausgeprägten Pol D6B gewickelt. Die Spule D65 und D66 ist zum Erzeugen einer magnetomotorischen Kraft des ausgeprägten Pols D6A um den ausgeprägten Pol D6A gewickelt. Die Spule D67 und D68 ist zum Erzeugen einer magnetomotorischen Kraft des ausgeprägten Pols D6C um den ausgeprägten Pol D6C gewickelt.
Wie in (b) von 79 dargestellt ist, wird ein Strom Ir für jede der Spulen von Bürsten D6F und D6G, die mit einer Gleichstromleistungsquelle über Schleifringe D6D und D6E, die die jeweiligen Bürsten D6F und D6G berühren und an der Ausgangswelle D6H angebracht sind, verbunden sind, zugeführt. Die Richtung jedes der ausgeprägten Pole D69, D6A, D6B und D6C ist sechs Mal jede 360-Grad-Drehung des Rotors umgekehrt. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Richtung des Stroms Ir zu schalten, der jeder Spule jedes Mal zuzuführen ist, wenn die Richtung eines entsprechenden der ausgeprägten Pole D69, D6A, D6B und D6C umgekehrt wird.
Diese Konfiguration des in 79 dargestellten Reluktanzmotors lässt zu, dass sowohl der Stator als auch der Rotor eine magnetomotorische Kraft erzeugen, sodass ein großes Spitzendrehmoment erzeugt wird. Wenn ein solcher Reluktanzmotor, der in 79 dargestellt ist, auf ein elektrisches Fahrzeug angewandt ist, wenn ein großes Motordrehmoment benötigt wird, wenn das elektrische Fahrzeug eine plötzliche Steigung hinauffährt, erzeugt, wenn ein solch großes Motordrehmoment erforderlich ist, der in 79 dargestellte Reluktanzmotor rasch ein erforderliches großes Spitzendrehmoment. Es sei bemerkt, dass während eines normalen Fahrens die Bürsten D6F und D6G von den Schleifringen D6D und D6E separiert sein können, sodass die Lebensdauer jeder der Bürsten D6F und D6G sichergestellt ist.
Ein Verfahren zum Drehen eines Rotors eines Reluktanzmotors gemäß entweder dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen innerhalb breiter Geschwindigkeitsbereiche und ein Verfahren zum Vergrößern eines Bereichs einer konstanten Ausgangsleistung desselben sind als Nächstes im Folgenden beschrieben.
80 stellt ein Beispiel einer Einrichtung zum Schalten von Drei-Phasen-Statorspulen D71, D72 und D73 des Reluktanzmotors gemäß entweder dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen dar. Die Drei-Phasen-Statorspulen D71, D72 und D73 entsprechen beispielsweise den Statorspulen 561, 562 bzw. 563 (siehe 2). Bezugszeichen D74, D75 und D76 stellen erste Anschlüsse der Drei-Phasen-Statorspulen D71, D72 und D73 dar. Jede der Drei-Phasen-Statorspulen D71, D72 und D73 ist mit drei Abgriffen gebildet. Einer der drei Abgriffe jeder Spule, auf den als „erster Abgriff” Bezug genommen ist, ist beispielsweise an dem anderen Endanschluss der Wicklung eines Drahts positioniert, und ein alternativer der drei Abgriffe jeder Spule, auf den als „zweiter Abgriff” Bezug genommen ist, ist in der Mitte der Wicklung eines Drahts positioniert. Der letzte Abgriff, auf den als „dritter Abgriff” Bezug genommen ist, der drei Abgriffe jeder Spule ist auf der Seite des ersten Anschlusses der Wicklung eines Drahts positioniert.
Eine Spulenauswahleinrichtung D7A ist konfiguriert, um einen der drei Abgriffe in jeder der Drei-Phasen-Statorspulen D71, D72 und D73 auszuwählen. Bezugszeichen D77, D78 und D79 stellen zweite Anschlüsse der Drei-Phasen-Spulen D71, D72 und D73 dar.
Das heißt, wenn die Spulenauswahleinrichtung D7A den ersten Abgriff der Spule D71 auswählt, wird die volle Zahl von Windungen der Spule D71 ausgewählt. Da eine Spannung über die Spule D71 proportional zu der Zahl von Windungen der Spule D71 ist, wählt dies eine Gesamtspannung der Spule D71 aus, sodass ein hohes Drehmoment ausgegeben wird, das der Gesamtspannung der Spule D71 entspricht.
Wenn zusätzlich die Spulenauswahleinrichtung D7A den zweiten Abgriff der Spule D71 auswählt, wird die halbe Zahl von Windungen der Spule D71 ausgewählt. Da eine Spannung über die Spule D71 proportional zu der Zahl der Windungen der Spule D71 ist, wählt dies eine halbe Spannung der Spule D71 aus, sodass ein mittleres Drehmoment ausgegeben wird, das der halben Spannung der Spule D71 entspricht.
Wenn außerdem die Spulenauswahleinrichtung D7A den dritten Abgriff der Spule D71 auswählt, wird eine Zahl von niedrigen Windungen der Spule D71 ausgewählt. Da eine Spannung über die Spule D71 proportional zu der Zahl von Windungen der Spule D71 ist, wählt dies eine niedrige Spannung der Spule D71 aus, sodass ein niedriges Drehmoment, das der halben Spannung der Spule D71 entspricht, ausgegeben wird.
Das heißt bei niedrigen UpM des Reluktanzmotors ist die volle Zahl von Windungen der Spule D71 ausgewählt, um dadurch ein hohes Drehmoment auszugeben, das der Gesamtspannung der Spule D71 entspricht. Bei hohen UpM des Reluktanzmotors ist im Gegensatz dazu die Zahl von niedrigen Windungen der Spule D71 ausgewählt, um dadurch ein niedriges Drehmoment auszugeben, das der niedrigen Spannung der Spule D71 entspricht.
Wenn somit eine Steuerung einer konstanten Ausgangsleistung für den Reluktanzmotor erforderlich ist, erweitert die Auswahl der drei Abgriffe jeder der Drei-Phasen-Statorspulen einen Bereich einer konstanten Ausgangsleistung des Reluktanzmotors. Es sei bemerkt, dass als die Spulenauswahleinrichtung 7A ein elektromagnetischer Kontaktgeber für jede Statorspule verwendet sein kann. Wenn ein Strom zuverlässig unterbrochen wird, wenn die Drei-Phasen-Statorwicklungen geschaltet werden, ist es möglich, die Größe des Kontakts jedes der elektromagnetischen Kontaktgeber zu reduzieren.
Um eine Spannung über einer Statorspule eines Reluktanzmotors gemäß entweder dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen zu ändern, gibt es eine Einrichtung zum variablen Ändern des Luftzwischenraums zwischen einem Stator und einem Rotor des Reluktanzmotors.
Eine axiale Länge Lr des Rotors ist genauer gesagt das Zweifache einer axialen Länge Ls des Stators, und eine Kante der inneren Oberfläche des Stators ist um 10 mm länger als die andere Kante der inneren Oberfläche des Stators, sodass der Stator verjüngt ist. Der Durchmesser einer Kante der äußeren Oberfläche jedes ausgeprägten Pols des Rotors ist somit um das Produkt von 2 und der radialen Länge eines Luftzwischenraums kürzer als der innere Durchmesser des Stators.
Der Stator und der Rotor sind derart konfiguriert, dass die axiale Position des Stators relativ zu dem Rotor innerhalb der Länge Ls geändert wird, während dieser dem Rotor zugewandt ist.
Mit der Konfiguration lässt die Bewegung der axialen Position des Stators relativ zu dem Rotor um die Länge Ls zu, dass sich die radiale Länge des Luftzwischenraums hinsichtlich des Durchmessers um 10 mm, mit anderen Worten 5 mm hinsichtlich des Radius, ändert. Die Änderung der radialen Länge des Luftzwischenraums ändert magnetische Flüsse zwischen dem Stator und dem Rotor; dies ändert eine Spannung, die über jede Statorwicklung induziert wird. Dies verbreitert die Bereiche variabler Geschwindigkeit des Motors.
Ein Stator gemäß entweder dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen kann aus einer Mehrzahl von Materialien hergestellt sein, und der Durchmesser jeder Statorwicklung kann gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen entworfen sein.
81 stellt einen Teil eines Stators gemäß entweder dem ersten Ausführungsbeispiel oder seinen Modifikationen dar. Ein Bezugszeichen 351 stellt ein Rückjoch des Stators dar. Ein Bezugszeichen 352 stellt einen Zahn (Statorpol) dar. Bezugszeichen 353, 354 und 355 stellen drei Statorwicklungen dar, die in Schlitzen, die in 81 dargestellt sind, jeweils angeordnet sind.
Zu dieser Zeit sei angenommen, dass ein großer Strom zugeführt wird, um durch die Statorwicklung 354 in das Papier von 81 zu fließen, und der gleiche große Strom wird gleichzeitig zugeführt, um durch die Statorwicklung 355 aus dem Papier von 81 zu fließen. Beide Ströme erregen magnetische Flüsse 356 durch den Zahn 352. Von den Zähnen auf beiden Umfangsseiten des Zahns 352 breiten sich zusätzlich Flusslecks 357 und 358 durch Abschnitte nahe Schlitzen aus, in denen die Wicklungen 354 und 355 angeordnet sind, um in den Zahn 352 einzutreten. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, gehen viele magnetische Flüsse gemeinsam durch den Zahn 352, und wirken, um einen ausgeprägten Rotorpol derart zu ziehen, dass der Zahn 352 dazu neigt, magnetisch gesättigt zu sein.
Um die Flusslecks 357 und 358 zu reduzieren, ist es besser, die Umfangsbreite WSB des Öffnungsendes des Schlitzes zu erhöhen, in dem die Statorwicklung 354 angeordnet ist. Die Form jedes Schlitzes ist somit derart entworfen, dass das Öffnungsende jedes Schlitzes hin zu der Mitte des Rotors verjüngt ist. Bei der Konfiguration kann, da die Umfangsbreite jedes Zahns zwischen dem umfangsmäßig benachbarten Schlitzen schmal ist, jeder Zahn dazu neigen, magnetisch gesättigt zu sein.
Um somit die magnetische Sättigung zu beschränken, kann der innere Endabschnitt jedes Zahns vorzugsweise aus einem Material einer hohen Flussdichte, wie zum Beispiel Permendur, hergestellt sein. Das Permendur ist eine Legierung, die durch Mischen von annähernd 50% Kobalt mit annähernd 50% Eisen erzeugt wird. Eine maximale Flussdichte des Permendur ist annähernd 2,5 [T]. Jeder Zahn, der als sein innerer Endabschnitt Permendur hat, kann dahingehend beschränkt werden, magnetisch gesättigt zu sein. Ein Permendur-Abschnitt jedes Zahns kann eine Form haben, die durch ein Bezugszeichen 35A, das in 81 dargestellt ist, dargestellt ist; dies reduziert die magnetische Sättigung über jeden Zahn weiter.
Wie in 81 dargestellt ist, haben einige der Leiter in jeder Statorspule, wie zum Beispiel der Spule 354, die in einem entsprechenden Schlitz angeordnet ist, die sich näher zu dem Öffnungsende des Schlitzes als die verbleibenden Leiter in einer entsprechenden Statorspule befinden, eine dünnere Dicke als jene jedes verbleibenden Leiters. Dies erhöht um jeden Schlitz eine Flussdichte, um dadurch die Flusslecks 357 und 358 zu reduzieren.
Wie in 61 dargestellt ist, hat bei niedrigen UpM des Rotors der Motor die in 54 dargestellte Struktur, um über den äußeren Umfang des Rotors ein konstantes Drehmoment zu erzeugen. Während die UpM des Rotors höher als voreingestellte UpM sind, werden im Gegensatz dazu die ausgeprägten Hilfspole 162 hin zu der Mitte des Rotors bewegt, sodass der Motor die in 9 dargestellte Struktur hat. Die ausgeprägten Hauptpole 161 können mit einer Bewegung der ausgeprägten Hilfspole 162 radial bewegt werden.
Die verschiedenen Verfahren zum Reduzieren einer magnetischen Sättigung, die im Vorhergehenden dargelegt sind, können miteinander kombiniert sein.
Als Nächstes ist ein Eisenverlust von Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen im Folgenden beschrieben. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist bei den Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen, da jeder Statorspule ein unidirektionaler Strom zugeführt wird, ein magnetischer Fluss, der durch den Stator geht, ein unidirektionaler magnetischer Fluss. Der Hystereseverlust in dem Stator ist somit auf einem niedrigen Pegel beibehalten, sodass normale magnetische Stahlbleche verwendet sein können, um den Stator zu erzeugen.
Im Hinblick auf den Rotor wird die Richtung des magnetischen Flusses durch den Rotor sechsmal bei jeder 360-Grad-Drehung des Rotors geändert. Um einen Eisenver lust des Rotors zu reduzieren, kann somit der Rotor aus amorphen Metallen hergestellt sein. Als weichmagnetische Materialien mit einem niedrigen Eisenverlust gibt es elektromagnetische Stahlbleche mit einem hohen Siliziumgehalt, direktionale Siliziumstahlbleche und magnetische Pulverkerne, die durch Zusammendrücken von isolatorbeschichtetem weichmagnetischem Pulver gebildet sind. Eines dieser Materialien kann verwendet werden, um den Rotor zu erzeugen.
Wie im Vorhergehenden beschrieben und in 120, 121 und 122 dargestellt ist, können die herkömmlichen Permanentmagnetmotoren die folgenden Probleme haben.
Die Anordnung der einzelnen Drei-Phasen-Wicklungen ist erstens kompliziert. Dies kann es schwierig machen, die Statorspule zu erzeugen.
Das Öffnungsende jedes Schlitzes des Stators hat zweitens eine schmale Umfangslänge. Dieses macht es schwierig, Windungen von Drähten als die Drei-Phasen-Wicklungen in entsprechenden Schlitzen zu bilden, sodass der Laminierungsfaktor der Statorspule reduziert ist.
Die Schwierigkeit beim Bilden von Windungen von Drähten als die Drei-Phasen-Wicklungen kann drittens ferner beide Enden der Statorspule, die von dem Statorkern in der axialen Richtung des Rotors vorstehen, erhöhen; dies kann die Größe des bürstenlosen Permanentmagnetmotors erhöhen.
82 stellt schematisch ein Vier-Pol-Statormodell dar, das durch Erweitern des in 54 dargestellten Zwei-Pol-Stators entworfen ist, während dasselbe von einer axialen Endseite des Rotors angesehen wird.
Bezugszeichen 371, 372, 373, 374, 375, 376, 37A, 37B und 37C stellen acht Schlitze dar.
Drei-Phasen-Statorspulen sind in jeweiligen Schlitzen 371, 372, 373, 374, 375, 376, 37A, 37B und 37C auf die herkömmliche in 120 bis 122 dargestellte Art und Weise gewickelt.
Eine A-Phasen-Spule H81 ist genauer gesagt von dem Schlitz 371 zu dem Schlitz 374 gewickelt, und eine A-Phasen-Spule H84 ist von dem Schlitz 377 zu dem Schlitz 37A gewickelt. Eine B-Phasen-Spule H82 ist von dem Schlitz 373 zu dem Schlitz 376 gewickelt, und ein B-Phasen-Spule H86 ist von dem Schlitz 379 zu dem Schlitz 37C gewickelt. Eine C-Phasen-Spule H83 ist von dem Schlitz 375 zu dem Schlitz 378 gewickelt, und eine C-Phasen-Spule H86 ist von dem Schlitz 37B zu dem Schlitz 372 gewickelt.
83 ist eine axiale Querschnittsansicht des Stators entlang einer Linie AG bis AG, die durch jeden der Schlitze 37C und 376 und die Mitte des Rotors in 82 geht.
Ein Bezugszeichen 381 stellt einen Statorkern dar, der aus einer Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen, die in einer Ausrichtung in der axialen Richtung des Motors gestapelt sind, gebildet ist. Ein Bezugszeichen 384 stellt eine 13-Phasen-Wicklung in der B-Phasen-Spule dar, die in dem Schlitz 37C angeordnet ist, und Bezugszeichen 385 und 389 stellen Enden der B- und C-Phasen-Spulen, die von einer axialen Endoberfläche des Statorkerns 381 vorstehen, dar. Ein Bezugszeichen LCE1 stellt die Länge der Enden der B-Phasen-Spule, die in der axialen Richtung von der einen axialen Endoberfläche des Statorkerns 381 des Rotors 382 vorstehen, dar.
Bezugszeichen 386 und 387 stellen isolierende Papiere dar. Die isolierenden Papiere 386 und 387 sind in den Schlitz 37C eingefügt und konfiguriert, um zwischen dem Statorkern 381 und der B-Phasen-Spule eine Isolation beizubehalten. Das isolierende Papier 387 steht von der einen axialen Endoberfläche des Statorkerns 381 um 10 mm oder darum herum vor. Ein Bezugszeichen 387 stellt den Rotor dar, und ein Bezugszeichen 383 stellt einen Luftzwischenraum zwischen dem Statorkern 381 und dem Rotor 382 dar. Eine Strichpunktlinie stellt die Mitte einer Drehung des Rotors 382 dar.
Bei Zwei-Pol-Motoren und Sechs-Pol-Motoren können Drei-Phasen-Spulen auf die gleiche Art und Weise wie die in 82 dargestellte Wicklungskonfiguration gewickelt sein.
Enden von unterschiedlichen Phasenspulen überlappen einander jedoch radial; dies kann die Stator-Spulen-Wicklung komplizierter machen. Dies kann zu einer Verschlechterung einer Produktivität des Stators und des Motors beitragen. Die Schwierigkeit der Stator-Spulen-Wicklung kann den Spulenraumfaktor jeder Statorspule reduzieren. Die Enden von Drei-Phasen-Statorspulen in der axialen Richtung des Rotors können eine große Länge haben.
Ein Verfahren zum Wickeln eines Leiters (Drahts), um jede Statorspule zu bilden, und Anordnen jeder Statorspule, um diese ersten bis dritten Probleme, die im Vorhergehenden dargelegt sind, zu reduzieren, ist als Nächstes im Folgenden unter Bezugnahme auf 84 beschrieben.
84 stellt schematisch ein Vier-Pol-, Zwölf-Schlitz-Statormodell gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen dar, während dasselbe von einer axialen Endseite des Rotors angesehen wird. Gleichen Bezugszeichen in 82 und 84 sind gleiche Bezugszeichen zugewiesen.
Drei-Phasen-Statorspulen sind auf die folgende Art und Weise in den jeweiligen Schlitzen 371, 372, 373, 374, 375, 376, 37A, 37B und 37C gewickelt.
Eine positive A-Phasen-Wicklung und eine negative A-Phasen-Wicklung einer A-Phasen-Statorspule sind genauer gesagt in dem Schlitz 371 bzw. dem Schlitz 374 über einen Verbindungsdraht 37D konzentrisch gewickelt. Eine positive A-Phasen-Wicklung und eine negative A-Phasen-Wicklung einer A-Phasen-Statorspule sind ähnlicherweise in dem Schlitz 377 bzw. dem Schlitz 37A über einen Verbindungsdraht 37G konzentrisch gewickelt.
Eine positive B-Phasen-Wicklung und eine negative B-Phasen-Wicklung einer B-Phasen-Statorspule sind in dem Schlitz 373 bzw. dem Schlitz 373 und dem Schlitz 376 über einen Verbindungsdraht 37E konzentrisch gewickelt. Eine positive B-Phasen-Wicklung und eine negative B-Phasen-Wicklung einer B-Phasen-Statorspule sind in dem Schlitz 379 bzw. dem Schlitz 37C über einen Verbindungsdraht 37H konzentrisch gewickelt.
Eine positive C-Phasen-Wicklung und eine negative C-Phasen-Wicklung einer C-Phasen-Statorspule sind in dem Schlitz 375 bzw. dem Schlitz 378 über einen Verbindungsdraht 37F konzentrisch gewickelt. Eine positive C-Phasen-Wicklung und eine negative C-Phasen-Wicklung einer C-Phasen-Statorspule sind ähnlicherweise in dem Schlitz 37B bzw. dem Schlitz 372 über einen Verbindungsdraht 37J konzentrisch gewickelt.
Die A-Phasen-Phasen-Statorspule 37D, die in den Schlitzen 371 und 374 gewickelt ist, ist genauer gesagt nach außen über dem Statorjoch des Statorkerns angeordnet. Die B-Phasen-Statorspule 37H, die in den Schlitzen 379 und 37C gewickelt ist, ist ähnlicherweise nach außen über dem Statorjoch des Statorkerns angeordnet. Die C-Phasen-Statorspule 37F, die in den Schlitzen 375 und 377 gewickelt ist, ist nach außen über dem Statorjoch des Statorkerns angeordnet.
Die A-Phasen-Statorspule 37G, die in den Schlitzen 377 und 37A gewickelt ist, ist im Gegensatz dazu nach innen angeordnet. Die B-Phasen-Statorspule 3E, die in den Schlitzen 373 und 376 gewickelt ist, ist ähnlicherweise nach innen angeordnet. Die C-Phasen-Statorspule, die in den Schlitzen 37B und 372 gewickelt ist, ist nach innen angeordnet.
Die Reihenfolge einer Wicklung der Statorspulen ist derart bestimmt, dass die nach außen angeordneten A-, B- und C-Phasen-Statorspulen 37D, 37H und 37F zuerst gewickelt werden, und danach die nach innen angeordneten A-, B- und C-Phasen-Statorspulen 37G, 37E und 37J. Dies liegt daran, dass beispielsweise die B-Phasen-Statorspule 37E axiale Enden der Schlitze 374 und 375 bedeckt. Die A- und C-Phasen- Statorspulen 37D und 37F wurden somit gewickelt, und danach wird die B-Phasen-Spule 37E gewickelt. Nachdem die A- und C-Phasen-Statorspule 37D und 37F gewickelt wurden, kann somit die B-Phasen-Statorspule 37E vor der B-Phasen-Statorspule 37H gewickelt werden.
Die Zahl von Polen von Motoren, die zulässt, dass ein Satz von konzentrierten Drei-Phasen-Statorspulen in dem Statorkern nach außen angeordnet ist, und ein alternativer Satz von konzentrierten Drei-Phasen-Statorspulen nach innen in dem Statorkern angeordnet ist, ist ein ganzzahliges Vielfaches von 4. Die Wicklungsanordnung reduziert physikalische Störungen zwischen den Drei-Phasen-Statorspulen, sodass in der Statorspule eine effektiv gewickelte Drei-Phasen-Wicklung mit einem hohen Spulenraumfaktor geliefert wird.
85 stellt schematisch ein Sechs-Pol-, Achtzehn-Schlitz-Statormodell gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen dar, während dasselbe von einer axialen Endseite des Rotors angesehen wird.
Bezugszeichen 731, 732, 733, 734, 735, 736, 737, 738, 739, 73A, 73B, 73C, 73D, 73E, 73F, 73G, 73H und 73J stellen achtzehn Schlitze dar.
Drei-Phasen-Statorspulen sind in den jeweiligen Schlitzen 731, 732, 733, 734, 735, 736, 737, 738, 739, 73A, 73B, 73C, 73D, 73E, 73F, 73G, 73H und 73J auf die folgende Art und Weise gewickelt.
Eine A-Phasen-Wicklung ist genauer gesagt in dem Schlitz 731 und dem Schlitz 734 über einen Verbindungsdraht 73K gewickelt, eine A-Phasen-Wicklung ist in dem Schlitz 737 und dem Schlitz 73A über einen Verbindungsdraht 73N gewickelt, und eine A-Phasen-Wicklung ist in dem Schlitz 73D und dem Schlitz 73Q über einen Verbindungsdraht 73R gewickelt. Die A-Phasen-Wicklungen 73K, 73N und 73R sind beispielsweise miteinander in Reihe geschaltet, was eine A-Phasen-Statorspule bildet.
Eine B-Phasen-Wicklung ist in dem Schlitz 733 und dem Schlitz 736 über einen Verbindungsdraht 73L gewickelt, eine B-Phasen-Wicklung ist in dem Schlitz 739 und dem Schlitz 73C über einen Verbindungsdraht 73P gewickelt, und eine B-Phasen-Wicklung ist in dem Schlitz 73F und dem Schlitz 73J über einen Verbindungsdraht 73S gewickelt. Diese B-Phasen-Wicklungen 73L, 73P und 73S sind beispielsweise miteinander in Reihe geschaltet, was eine B-Phasen-Statorspule bildet.
Eine C-Phasen-Wicklung ist in dem Schlitz 375 und dem Schlitz 738 über einen Verbindungsdraht 73M gewickelt, eine C-Phasen-Wicklung ist in dem Schmitz 73B und dem Schlitz 73E über einen Verbindungsdraht 73Q gewickelt, und eine C-Phasen-Wicklung ist in dem Schlitz 73H und dem Schlitz 732 über einen Verbindungsdraht 73T gewickelt. Diese C-Phasen-Wicklungen 73M, 73E und 73T sind beispielsweise miteinander in Reihe geschaltet, was eine C-Phasen-Statorspule bildet.
Bei der Stator-Wicklungskonfiguration sowie der in 84 dargestellten Wicklungskonfiguration ist ein Satz von Statorwicklungen 73K, 73M, 73P und 73R in dem Statorkern nach außen angeordnet, und ein alternativer Satz von Statorwicklungen 73L, 73N, 73Q und 73S ist in dem Statorkern außer der C-Phasen-Statorwicklung 37C nach innen angeordnet. Durch Zulassen einer unregelmäßigen Anordnung eines Teils der Drei-Phasen-Statorwicklungen (Spulen) ist es somit möglich, physikalische Störungen zwischen den Drei-Phasen-Statorspulen zu reduzieren, sodass in der Statorspule eine effektiv gewickelte Drei-Phasen-Wicklung mit einem hohen Spulenraumfaktor geliefert wird.
Bei Sechs-Pol-, Zehn-Pol-, Vierzehn-Pol- und Achtzehn-Pol-Motoren ist es dementsprechend, indem eine unregelmäßige Anordnung eines Teils der Drei-Phasen-Statorwicklungen zugelassen wird, möglich, zwischen den Drei-Phasen-Statorwicklungen physikalische Störungen zu reduzieren, sodass in der Statorspule eine effektiv gewickelte Drei-Phasen-Wicklung mit einem hohen Spulenraumfaktor geliefert wird.
86 ist eine axiale Querschnittsansicht des in 84 dargestellten Stators, entlang einer Linie AF bis AF, die durch jeden der Schlitze 37B und 375 und die Mitte des Rotors in 84 geht.
Ein Bezugszeichen 391 stellt einen Statorkern dar, der aus einer Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen, die in der axialen Richtung des Motors in einer Ausrichtung gestapelt sind, gebildet ist. Ein Bezugszeichen 394 stellt die C-Phasen-Wicklung der C-Phasen-Spule, die in den Schlitz 37B angeordnet ist, dar, und ein Bezugszeichen 395 stellt Enden der C-Phasen-Spule, die von einer axialen Endoberfläche des Statorkerns 391 vorstehen, dar.
Der Schlitz 37B ist genauer gesagt allmählich nach außen hin zu einer axialen Oberfläche des Statorkerns 391 gebogen. Dies lässt zu, dass die C-Phasen-Wicklung 394 in der C-Phasen-Spule nach außen hin zu der einen axialen Oberfläche des Statorkerns 391 entlang dem Schlitz 37B allmählich gebogen ist; diese nach außen gebogenen Abschnitte der C-Phasen-Wicklung 394 bilden die Enden der C-Phasen-Spule.
Ein Bezugszeichen 399 stellt die B-Phasen-Spule, die in der Umfangsrichtung angeordnet ist, dar.
Bezugszeichen 396, 397 und 398 stellen isolierende Papiere dar. Die isolierenden Papiere 396 und 397 sind in den Schlitz 37B eingefügt und konfiguriert, um eine Isolation zwischen dem Statorkern 391 und der C-Phasen-Spule beizubehalten. Das isolierende Papier 396 steht von der einen axialen Endoberfläche des Statorkerns 391 vor, um die B-Phasen-Spule 399 zu isolieren. Das isolierende Papier 398 ist zwischen den nach außen gebogenen Spulenenden 395 und dem Statorkern 391 angeordnet, um dadurch zwischen dem Statorkern 391 und den Spulenenden 395 eine Isolation beizubehalten.
Ein Bezugszeichen 382 stellt den Rotor dar, und ein Bezugszeichen 383 stellt einen Luftzwischenraum zwischen dem Statorkern 391 und dem Rotor 382 dar. Eine Strichpunktlinie stellt die Mitte einer Drehung des Rotors 382 dar.
Eine gestrichelte Linie stellt die Spulenenden 385, die in 82 zum Vergleich dargestellt sind, dar.
Ein Bezugszeichen LCE1 stellt die Länge der Spulenenden 385, die in der axialen Richtung des Rotors 382 von der einen axialen Endoberfläche des Statorkerns 381 vorstehen, dar.
Ein Bezugszeichen LCE2 stellt im Gegensatz dazu die Länge der Spulenenden 395 dar, die in der axialen Richtung des Rotors 382 von der einen axialen Endoberfläche des Statorkerns 391 vorstehen.
Wie deutlich durch einen Vergleich zwischen der axialen Spulenendlänge LC1, die in 82 dargestellt ist, und der axialen Spulenendlänge LCE2, die in 86 dargestellt ist, zu verstehen ist, ist die axiale Spulenendlänge LCE2, die in 86 dargestellt ist, von der axialen Spulenendlänge LCE1 stark reduziert.
87 ist eine axiale Querschnittsansicht des in 84 dargestellten Stators entlang einer Linie AE bis AE, die durch jeden der Schlitze 37C und 376 und die Mitte des Rotors in 84 geht.
Ein Bezugszeichen 40B stellt einen Statorkern dar, der aus einer Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen gebildet ist, die in einer Ausrichtung in der axialen Richtung des Motors gestapelt sind. Ein Bezugszeichen 406 stellt Leiter in der B-Phasen-Spule dar, die in dem Schlitz 37C angeordnet sind, und ein Bezugszeichen 402 stellt Enden der B-Phasen-Spule dar, die von einer axialen Endoberfläche des Statorkerns 40B vorstehen.
Ein Bezugszeichen 407 stellt den Schlitz 37C dar.
Der Schlitz 407 ist an seiner Öffnungsendseite mit einem nach außen dreimal gestuften Abschnitt gebildet.
88 ist eine Ansicht, die die Spulenenden 402 und die Leiter 406 der B-Phasen-Spule in der Umfangsrichtung schematisch erweitert; die Form der Spulenenden 402 und der Leiter 406 der B-Phasen-Spule hat, wenn dieselbe von der Rotorseite angesehen wird, im Wesentlichen eine Ringform.
Die horizontale Achse von 88 stellt die Umfangsrichtung dar, und die vertikale Achse stellt die axiale Richtung des Rotors dar. In 88 stellen Bezugszeichen 411, 412, 413, 414 und 415 die inneren Oberflächen der Zähne zwischen den Schlitzen 37C und 379 dar. Ein Bezugszeichen 417 stellt die Enden 402 der B-Phasen-Spule, die in den Schlitzen 37C und 379 gewickelt ist, dar. Ein Bezugszeichen 416 stellt die B-Phasen-Wicklung der B-Phasen-Spule, die in jedem der Schlitze 38C und 379 angeordnet ist, dar.
Bezug nehmend auf 88 ist die B-Phasen-Wicklung 416, die in dem Schlitz 379 angeordnet ist, an einer Ecke 418 des Zahns 412 kreisförmig gebogen, um sich in der Umfangsrichtung hin zu dem Schlitz 37C zu erstrecken. Wenn die B-Phasen-Wicklung 416 eine gerundete Ecke 419 des Zahns 414 erreicht, ist die B-Phasen-Wicklung 416 bei einer gerundeten Ecke des Zahns 414 kreisförmig gebogen, um mit der B-Phasen-Wicklung 416, die in dem Schlitz 37C angeordnet ist, verbunden zu sein.
Da die B-förmige Wicklung 416 in der Form eines Kreises gleichmäßig gebogen ist, ist es möglich, die Länge der Spulenenden 420 auf eine kurze Länge LCE2 zu beschränken. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, macht es die spezifische Anordnung der Drei-Phasen-Statorwicklungen möglich, in der axialen Richtung des Rotors die Länge jedes der Spulenenden zu reduzieren.
Es sei bemerkt, dass das Bezugszeichen 401 die C-Phasen-Wicklung 37F darstellt, die in der Umfangsrichtung angeordnet ist.
89 stellt schematisch einen Statorkern 724 als eine Modifikation des Statorkerns, der in 84 dargestellt ist, dar.
Ein Bezugszeichen 723 stellt die Spulenenden 37D, die in 84 dargestellt sind, dar. Eine gestrichelte Linie, die durch ein Bezugszeichen 721 angegeben ist, stellt den Boden jedes Schlitzes dar. Durchgezogene Linien, die durch ein Bezugszeichen 722 angegeben sind, stellen die Form des Öffnungsendes jedes Schlitzes dar, wenn jeder Schlitz von einem axialen Ende des Rotors angesehen wird. Jeder Schlitz hat von dem Boden 721 zu dem Öffnungsende 722 desselben eine gekrümmte Seitenoberfläche. Mit der Konfiguration kann jede Statorwicklung ohne weiteres in einem entsprechenden Paar von Schlitzen entlang der gekrümmten Oberfläche gewickelt sein.
Der nach außen gestufte Abschnitt des Öffnungsendes jedes Schlitzes, der in 87 dargestellt ist, kann durch Laminieren von drei Arten von elektromagnetischen Stahlblechen ohne weiteres erzeugt werden. Im Vergleich zu einem Bilden der allmählich nach außen gebogenen Form des Öffnungsendes jedes Schlitzes ist es somit möglich, mit einem niedrigen Aufwand den Statorkern, der eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, die jeweils an ihrem Öffnungsende den nach außen gestuften Abschnitt haben, zu erzeugen.
In 87 ist, da ein magnetischer Umfangsweg in dem Rückjoch nahe einem gestrichelten Kreis 39A reduziert ist, ein weichmagnetisches Ringglied 408 an dem Rückjoch angebracht, um die Spulenenden und die Drei-Phasen-Statorwicklungen über die eine axiale Endoberfläche des Statorkerns 40B zu umgeben. Dies stellt in der Umfangsrichtung des Rückjochs den magnetischen Weg sicher, ohne die axiale Länge des Motors zu erhöhen.
Wie durch gestrichelte Linien dargestellt ist, können als das weichmagnetische Ringglied 408 vorstehende Abschnitte der laminierten elektromagnetischen Stahlbleche in der axialen Richtung des Rotors, die das Rückjoch bilden, gebogen sein, um die Spulenenden der Drei-Phasen-Spulen zu umgeben. Dies erzeugt ohne weiteres mit einem niedrigen Aufwand das weichmagnetische ringförmige Glied und lässt magnetisch Flüsse durch die gebogenen Abschnitte des Statorkerns fließen.
Die Verbesserung der isolierenden Papiere 386 und 387 ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
In 83 hat jeder Schlitz hinsichtlich seines Querschnitts orthogonal zu der axialen Richtung des Rotors die gleiche Form. Jedes der isolierenden Papiere 386 und 387 steht somit von der einen axialen Endoberfläche des Statorkerns 381 um 10 mm oder darum herum vor. Dies liegt daran, dass, wenn die isolierenden Papiere 386 und 387 zu dem Öffnungsende jedes Schlitzes nahe geschnitten wurden, der effektive Querschnitt jedes Schlitzes reduziert wäre, um die Spulenraumrate in jedem Schlitz zu reduzieren.
Mit der in 86 dargestellten Konfiguration ist der Querschnittsbereich des Öffnungsendes jedes Schlitzes im Vergleich zu demselben eines anderen Abschnitts jedes Schlitzes erhöhter, und die isolierenden Papiere 386 und 387 überlappen in der axialen Richtung des Rotors mindestens teilweise einander. Dies fügt die isolierenden Papiere 386 und 387 zusammen, während ein Abstand für eine Isolation hinsichtlich des Statorkerns 391 sichergestellt ist. Das isolierende Papier 397 ist beispielsweise so entlang jedem Schlitz angeordnet, um die Länge LCE2 der Spulenenden 395 in der axialen Richtung des Rotors zu reduzieren.
Wie die in 86 dargestellte Konfiguration ist mit der in 87 dargestellten Konfiguration der Querschnittsbereich des Öffnungsendes jedes Schlitzes im Vergleich zu demselben eines anderen Abschnitts jedes Schlitzes erhöht, und die isolierenden Papiere 405 und 404 überlappen in der axialen Richtung des Rotors mindestens teilweise einander. Dies fügt die isolierenden Papiere 405 und 404 entlang jedem Schlitz zusammen, während ein Abstand für eine Isolation hinsichtlich des Statorkerns 40B sichergestellt ist.
Flanschteile des Motors sind beispielsweise an den Spulenenden, die in 86 und 87 dargestellt sind, eng kontaktiert, um die Spulenenden zu fixieren. Die Flanschteile dienen als eine Wärmesenke, um Wärme von den Spulenenden dahin zu transportieren, sodass die Spulenenden effektiv gekühlt werden.
Das in 84 dargestellte Wicklungsverfahren reduziert zwischen den Drei-Phasen-Statorspulen physikalische Störungen, sodass eine effektiv gewickelte Drei-Phasen-Wicklung in der Statorspule mit einem hohen Spulenraumfaktor geliefert wird. Die Modifikation der Form jedes Schlitzes lässt zusätzlich zu, dass die Länge der Spulenenden, die von der einen axialen Endoberfläche des Statorkerns vorstehen, reduziert sind. Dies verbessert verglichen mit herkömmlichen Motoren das Verhältnis einer Nutzung eines Raums um die Spulenenden beträchtlich, sodass der Motor eine reduzierte Größe hat.
Als Nächstes ist eine Statorkernanordnung für die Motoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen im Folgenden unter Bezugnahme auf 90A beschrieben.
90A stellt schematisch einen Acht-Pol-Motor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen dar, während derselbe von einer axialen Endseite des Rotors angesehen wird.
Der Motor weist einen Acht-Pol-Rotor 171, der eine zu derselben des in 55 dargestellten Rotors identisch Struktur hat, auf.
Der Motor weist ferner einen Statorkernaufbau, der aus vier Kernsegmenten 432, 433, 438 und 439 gebildet ist, die jeweils eine gleiche Fächerform haben, auf. Jedes der vier Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 ist aus einer Mehrzahl von magnetischen Stahlblechen, die in einer Ausrichtung gestapelt sind, gebildet.
Die vier Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 sind miteinander derart umfangsmäßig ausgerichtet, dass jedes der Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 mit beiden benachbarten Kernsegmenten zusammengefügt ist, um dadurch den Statorkernaufbau zu bilden. Bezugszeichen 42E, 42F, 42G und 42H stellen geteilte Positionen zwischen den vier Kernsegmenten 432, 433, 438 und 439 dar. Jedes der vier Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 entspricht 360 elektrischen Grad. Der Statorkernaufbau ist mit anderen Worten durch 360 elektrische Grad in vier Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 geteilt.
Ein Satz einer Drei-Phasen-Statorwicklung ist somit in dem gleichen Kernsegment gewickelt. Das heißt vier Sätze von Drei-Phasen-Statorwicklungen sind in den vier Kernsegmenten 432, 433, 438 bzw. 439 gewickelt, sodass vier geteilte Statoren erzeugt sind. Die geteilten Statoren werden einzeln erzeugt.
Eine A-Phasen-Wicklung ist beispielsweise von einem Schlitz 421 zu einem Schlitz 424 gewickelt, eine B-Phasen-Wicklung ist von einem Schlitz 423 zu einem Schlitz 426 gewickelt, und eine C-Phasen-Wicklung ist von einem Schlitz 425 zu einem Schlitz 423 gewickelt.
Da jedes der Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 von seiner inneren Oberflächenseite frei zugänglich ist, werden Drei-Phasen-Statorwicklungen leichter in jedem der Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 im Vergleich dazu gewickelt, wenn Drei-Phasen-Statorwicklungen in einem ringförmigen Statorkern gewickelt werden. Drei-Phasen-Statorwicklungen können somit unter Verwendung einer Wicklungsmaschine in jedem der Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 direkt gewickelt werden. Eine Verbesserung des Spulenraumfaktors in jedem Schlitz kann implementiert werden.
Der Statorkernaufbau kann durch ein ganzzahliges Vielfaches von 360 elektrischen Grad geteilt sein. Wenn beispielsweise der Statorkernaufbau durch ein ganzzahliges Vielfaches von 360 elektrischen Grad geteilt ist, kann die Konfiguration jedes Kernsegments verformt sein.
Wenn die Statorkernanordnung durch 720 elektrische Grad geteilt ist, kann die Konfiguration des Stators oder diejenige des Rotors bei jedem Zyklus von 720 elektrischen Grad verformt sein. Um Drehmomentwelligkeiten zu reduzieren, kann die Teilung zwischen zwei Gleich-Phasen-Rotorpolen von 360 elektrischen Grad verschoben sein, sodass Drehmomentwelligkeiten aufgehoben sind.
Jedes der vier Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 hat beide Umfangsendoberflächen. Die vier Kernsegmente 432, 433, 438 und 439 sind aneinander derart gebaut, dass benachbarte Endoberflächen miteinander zusammengefügt sind.
Eine Endoberfläche eines Kernsegments ist mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen und einer Mehrzahl von Vertiefungen, die in der Stapelrichtung abwechselnd angeordnet sind, gebildet. Eine Endoberfläche eines alternativen Kernsegments ist mit einer Mehrzahl von Vertiefungen und einer Mehrzahl von Vorsprüngen gebildet, die in der Stapelrichtung abwechselnd angeordnet sind. Jeder der Vorsprünge und jede der Vertiefungen entspricht mindestens einem der elektromagnetischen Stahlbleche.
Wie in 90B dargestellt ist, sind die eine Endoberfläche des einen Kernsegments und die eine Endoberfläche des alternativen Kernsegments miteinander derart zusammengefügt, dass
jeder der Vorsprünge des einen Kernsegments in eine entsprechende der Vertiefungen des alternativen Kernsegments gepasst ist; und
jeder der Vorsprünge des alternativen Kernsegments in eine entsprechende der Vertiefungen des einen Kernsegments gepasst ist.
Das Verbindungsverfahren kann angewendet werden, um andere Kernsegmente miteinander zusammenzufügen.
90C ist eine vergrößerte Ansicht eines geteilten Abschnittes (eines zusammengefügten Abschnitts) 42H. Wie in 90C dargestellt ist, stoßen ein elektromagnetisches Stahlblech 440 und ein elektromagnetisches Stahlblech 441 mit einem Zwischenraum Lgt dazwischen in der Umfangsrichtung mikroskopisch aneinander. In der Stapelrichtung (axialen Richtung des Rotors) sind Zwischenräume Lgs zwischen gestapelten elektromagnetischen Stahlblechen gebildet.
Pfeile in 90C stellen in der Umfangsrichtung magnetische Flüsse dar. Selbst wenn eine Menge an magnetischen Flüssen bei einem umkreisten Abschnitt 444, bei dem elektromagnetische Stahlbleche in der Umfangsrichtung aneinanderstoßen, klein ist, ist eine Menge an magnetischen Flüssen bei einem umkreisten Abschnitt 443 groß. Das Zusammenfügungsverfahren kann somit die magnetischen Widerstände zwischen den Kernsegmenten, die zusammenzufügen sind, reduzieren.
Wenn die eine Endoberfläche des einen Kernsegments und die eine Endoberfläche des alternativen Kernsegments miteinander zusammengefügt sind, können die zusammengefügten Abschnitte 451, 452, 453, 454 und 455 aneinander durch Laserschweißen (siehe 90D) dicht fixiert werden. Als ein mechanisches Fixieren jedes Kernsegments kann ein Druckschweißen mit Bolzen, ein Haftmittelfixieren, ein Halten mit einem Mantel oder ein Laserschweißen verwendet werden.
Mechanische Trageeinrichtungen für die Doppelmotoren, von denen Beispiele in 15 und 16 dargestellt sind, sind als Nächstes im Folgenden beschrieben.
91 ist eine axiale Querschnittsansicht eines Doppelmotors, wie er in 15 der 16 dargestellt ist. Ein Bezugszeichen E05 stellt eine Ausgangswelle (siehe 1A) des Doppelmotors dar, ein Bezugszeichen E01 stellt den zweiten Rotor R1 dar, ein Bezugszeichen E02 stellt den ersten Rotor R2 dar, und Bezugszeichen E04 und S03 stellen den ersten und den zweiten Stator S2 und S1 dar. Ein Bezugszeichen E0A stellt Enden von Statorspulen, die in dem ersten und dem zweiten Stator S2 bzw. S1 gewickelt sind, dar. Bezugszeichen E06 und E07 stellen Lager, die die Ausgangswelle E05, die an jedem der ersten und zweiten Rotoren R2 und R1 fixiert ist, drehbar lagern, dar. Eine Drehung des ersten und des zweiten Rotors R2 und R1 dreht die Ausgangswelle E05 damit.
Ein Bezugszeichen E08 stellt ein Tragglied dar, das den ersten und den zweiten Stator S2 und S1, während dieselben zusammengefügt werden, und die Lager E16 und E17 fest trägt. Das Trageglied E08 ist an einem stationären Glied oder einem Abschnitt, der durch E09 angegeben ist, fixiert; dies fixiert das Ganze des Doppelmotors. Es sei bemerkt, dass eine Strichpunktlinie, die in 91 dargestellt ist, eine Mitte einer Drehung von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Rotor R2 und R1 darstellt.
Wenn Motoren bei hohen UpM verwendet werden, hängt die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit eines Lagers zum drehbaren Tragen eines Rotors stark von dem Produkt des Durchmessers D des Lagers und der Zahl N von Umdrehungen des Rotors ab. Wenn genauer gesagt ein Motor bei hohen UpM häufig verwendet wird, ist es vorzuziehen, dass der Durchmesser eines Lagers auf einen niedrigeren Wert eingestellt ist. Von diesem Gesichtspunkt aus ist der Durchmesser jedes der Lager E06 und E07 des Doppelmotors auf einen niedrigeren Wert eingestellt. Je länger der Durchmesser eines Lagers ist, desto höher ist der Aufwand des Lagers.
Der in 91 dargestellte Doppelmotor ist derart entworfen, dass der zweite Rotor R1 und der erste und der zweite Stator S2 und S1 von einem axialen Ende getragen sind. Der Entwurf kann jedoch Fehler verursachen, wie zum Beispiel Exzentrizitäten des Stators S1 und S2 und des Rotors R1 und R2. Von diesem Gesichtspunkt aus kann die axiale Dicke jedes Stators und jedes Rotors nicht so lang sein.
92 ist eine axiale Querschnittsansicht eines in 15 oder 16 dargestellten Doppelmotors. Der in 92 dargestellte Doppelmotor hat eine axiale Länge (Dicke) jedes Stators und Rotors von annähernd dem Zweifachen derselben jedes Stators und jedes Rotors des in 91 dargestellten Doppelmotors. Um Exzentrizitäten von Statoren und Rotoren zu reduzieren, werden dieselben von beiden axialen Enden des Doppelmotors genau getragen.
Bezug nehmend auf 92 stellt genauer gesagt ein Bezugszeichen E15 eine Ausgangswelle (siehe 1A) des Doppelmotors dar, ein Bezugszeichen E11 stellt den zweiten Rotor R1 dar, ein Bezugszeichen E12 stellt den ersten Rotor R2 dar, und Bezugszeichen E14 und E13 stellen den ersten bzw. zweiten Stator S2 und S1 dar. Ein Bezugszeichen E1A stellt Enden von Statorspulen, die in dem ersten und dem zweiten Stator S2 und S1 gewickelt sind, dar. Bezugszeichen E16, 17, E1C und E1B stellen Lager dar, die die Ausgangswelle E05, die an sowohl dem ersten als auch dem zweiten Rotor R2 und R1 fixiert ist, drehbar tragen. Eine Drehung des ersten und des zweiten Rotors R2 und R1 dreht die Ausgangswelle E15 damit.
Ein Bezugszeichen E18 stellt ein Trageglied, das den ersten und den zweiten Stator S2 und S1 fest trägt, während dieselben zusammengefügt werden, und die Lager E16, E17, E1C und E1B trägt, dar. Das Trageglied E18 ist an einem stationären Glied oder einem Abschnitt, der durch E19 angegeben ist, fixiert; dies fixiert das Ganze des Doppelmotors.
Das Trageglied E18 trägt von ihren axialen Enden den ersten und den zweiten Stator S2 und S1 fest. Dies reduziert Exzentrizitäten des ersten und des zweiten Stators und Rotors. Der innere Durchmesser des Lagers E1C ist so lang wie möglich eingestellt, um die Steifigkeit des Doppelmotors zu erhöhen.
Als Nächstes ist 93 eine axiale Querschnittsansicht eines Doppelmotors, wie er in 15 oder 16 dargestellt ist. Zusätzlich zu der in 92 dargestellten Struktur des Doppelmotors ist der in 93 dargestellte Doppelmotor mit einer Motorhülle und einem Lager ausgerüstet.
Ein Bezugszeichen E1D ist die Motorhülle, in der der Doppelmotor, der in 92 dargestellt ist, mit einem Ende der Ausgangswelle E15, das von einer Öffnung einer axialen Endwand der Motorhülle E1D drehbar vorsteht, eingebaut ist. Die andere axiale Endwand der Motorhülle E1D ist mit dem Trageglied E18 einstückig zusammengefügt. Ein Bezugszeichen E1D stellt das Lager dar, und das Lager E1B ist in der Öffnung eingebaut; dieses Lager E1B lässt zu, dass sich die Ausgangswelle E15 dreht.
Die Motorhülle E1D ist an ihrer axialen Endwand an einem stationären Glied oder einem Abschnitt fixiert, der durch E19 angegeben ist; dies fixiert das Ganze des Doppelmotors. Die Motorhülle E1D kann an ihrer einen axialen Endwand an einem stationären Glied oder Abschnitt oder an ihrer äußeren Umfangsseitenoberfläche an einem stationären Glied oder Abschnitt fixiert sein.
Die Struktur des in 93 dargestellten Doppelmotors trägt den ersten und den zweiten Stator, den ersten und den zweiten Rotor und dergleichen mit einer hohen Genauigkeit, um die symmetrische Eigenschaft derselben hinsichtlich der Mittenachse einer Drehung des ersten und des zweiten Rotors beizubehalten. Dies hält einen Luftzwischenraum zwischen dem ersten Motor und dem ersten Stator und den zwischen dem zweiten Rotor und dem zweiten Stator auf einer kleinen Länge. Dies behält die Motoreffizienz auf einem hohen Pegel bei. Der Durchmesser jedes der Lager E1C, E16, E17 und E1B kann entworfen sein, um eine passende Länge zu haben, was die in 93 dargestellten Doppelmotoren mit einer hohen Lebensdauer und Zuverlässigkeit möglich macht.
Ein Reluktanzmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, der die Struktur einer Steuerungsvorrichtung dafür weiter vereinfacht, ist als Nächstes unter Bezugnahme auf 94 und 95 im Folgenden beschrieben.
Die Konfiguration des in 95 dargestellten Reluktanzmotors ist im Wesentlichen identisch zu derselben des in 54 dargestellten Reluktanzmotors, außer dass eine bifilare Spule für jede Phasenspule verwendet ist.
Eine bifilare Spule für die A-Phase weist genauer gesagt eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung auf. Die erste Wicklung ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen 11C und 117 und in einem Schlitz zwischen den Zähnen 119 und 11A konzentrisch gewickelt, um eine erste Spule (521 und 527) zu bilden. Die zweite Wicklung ist in dem Schlitz zwischen den Zähnen 11C und 117 und in dem Schlitz zwischen den Zähnen 119 und 11A konzentrisch gewickelt, um eine zweite Spule (522 und 528) zu bilden.
Die erste und die zweite Wicklung sind vorzugsweise in dem Schlitz zwischen den Zähnen 11C und 117 und in dem Schlitz zwischen den Zähnen 119 und 11A parallel gewickelt. Dies lässt zu, dass magnetische Flüsse mit der ersten Spule (521 und 527) und der zweiten Spule (522 und 528) gemeinsam verkettet sind.
Wie bei der Phasen-Spule ist eine bifilare Spule auf sowohl die B- als auch die C-Phasen-Spule angewandt.
Eine bifilare Spule für die B-Phase weist genauer gesagt eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung auf. Die erste Wicklung ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen 118 und 119 und in einem Schlitz zwischen den Zähnen 11B und 11C konzentrisch gewickelt, um eine erste Spule (525 und 52B) zu bilden. Die zweite Wicklung ist in dem Schlitz zwischen den Zähnen 118 und 119 und in dem Schlitz zwischen den Zähnen 11B und 11C konzentrisch gewickelt, um eine zweite Spule (526 und 52C) zu bilden.
Eine bifilare Spule für die C-Phase weist eine erste Wicklung und eine zweite Wicklung auf. Die erste Wicklung ist in einem Schlitz zwischen den Zähnen 11A und 11B und in einem Schlitz zwischen den Zähnen 117 und 118 konzentrisch gewickelt, um eine erste Spule (529 und 523) zu bilden. Die zweite Wicklung ist in dem Schlitz zwischen den Zähnen 11A und 11B und in dem Schlitz zwischen den Zähnen 117 und 118 konzentrisch gewickelt, um eine zweite Spule (52A und 524) zu bilden.
Der in 94 dargestellte Reluktanzmotor kann durch eine Steuerungsvorrichtung CC2 mit einer in 95 dargestellten einfachen Struktur getrieben sein. Die erste und die zweite Wicklung jeder bifilaren Spule können sich hinsichtlich der Dicke voneinander unterscheiden. Dies beschränkt die Erhöhung eines Widerstands von sowohl der ersten als auch der zweiten Wicklung, wenn ein Strom in denselben fließt, sodass die Reduzierung einer Motoreffizienz minimiert wird.
Die Struktur der Steuerungsvorrichtung CC2 ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 95 beschrieben.
Ein Bezugszeichen 531 stellt die erste Wicklung dar, die die erste A-Phasen-Spule (521 und 527) bildet, und ein Bezugszeichen 532 stellt die Wicklung, die die zweite A-Phasen-Spule (522 und 528) bildet, dar. Wenn die erste und die zweite Wicklung 531 und 532 in einem engen Bereich dazwischen parallel gewickelt sind, sind magnetische Flüsse mit der ersten Spule (521 und 527) und der zweiten Spule (522 und 528) fast gemeinsam verkettet. Wie durch Punkte dargestellt ist, sind die erste und die zweite Wicklung 531 und 532 derart angeordnet, dass die Polarität der ersten Wicklung 531 zu derselben der zweiten Wicklung 532 entgegengesetzt ist.
Wie in 94 dargestellt ist, dient, wenn die erste und die zweite Wicklung 531 und 532 hinsichtlich des Raums voneinander in den entsprechenden Schlitzen separiert sind, die zweite Wicklung (522 und 528), die nach außen positioniert ist, vorzugsweise als eine Regenerationswicklung, die durch die Wicklung 532 dargestellt ist. Dies lässt zu, dass eine große Menge an magnetischen Flüssen mit der zweiten Spule (522 und 528) verkettet ist.
Ein Bezugszeichen 533 stellt ähnlicherweise die erste Wicklung dar, die die erste B-Phasen-Spule (525 und 52B) bildet, und ein Bezugszeichen 534 stellt die Wicklung dar, die die zweite A-Phasen-Spule (526 und 52C) bilden. Ein Bezugszeichen 535 stellt die erste Wicklung, die die erste C-Phasen-Spule (529 und 523) bildet, dar, und ein Bezugszeichen 536 stellt die Wicklung dar, die die zweite C-Phasen-Spule (52A und 524) bildet.
Die Steuerungsvorrichtung CC2 ist mit einer Gleichstromleistungsquelle 53A, ersten bis dritten Leistungstransistoren 537 bis 538 und ersten bis dritten Dioden 53B bis 53D versehen. Bipolartransistoren sind beispielsweise als die ersten bis dritten Leistungstransistoren verwendet, auf die einfach als „erste bis dritte Transistoren” Bezug genommen ist.
Die Gleichstromleistungsquelle 53A, 84D, die in 2, 3 und 95 dargestellt ist, kann als eine Gleichstromleistungsquelle entworfen sein, die durch Wandeln einer kommerziellen Wechselstromleistung mit 50 oder 60 Hz in eine Gleichleistung erhalten wird. Die Gleichstromleistungsquelle 53A, 84D, die in 2, 3 und 95 dargestellt ist, kann ferner als eine Gleichstrombatterie entworfen sein. Im Folgenden ist die Gleichstromleistungsquelle 53A als Gleichstrombatterie (Batterie) beschrieben.
Ein positiver Anschluss VM der Batterie 53A ist mit einem Ende von jeder der ersten Wicklungen 531, 533 und 535 verbunden. Ein negativer Anschluss VL der Batterie 53A ist mit dem Emitter von jedem der ersten bis dritten Transistoren 537 bis 539 verbunden. Der Kollektor jedes der ersten bis dritten Transistoren 537 bis 539 ist mit dem anderen Ende einer entsprechenden der ersten Wicklungen 531, 533 und 535 verbunden.
Der positive Anschluss VM der Batterie 53A ist ferner mit einem Ende jeder der zweiten Wicklungen 532, 534 und 536 verbunden. Das andere Ende jeder der zweiten Wicklungen 532, 534 und 536 ist mit der Kathode einer entsprechenden der Dioden 53B, 53C und 53D verbunden. Die Anode jeder der Dioden 53B, 53C und 53D ist mit dem negativen Anschluss VL der Batterie 53A verbunden.
Die Steuerungsvorrichtung CC ist mit einem Treiber DR2 versehen. Der Treiber DR2, der aus beispielsweise einem Mikrocomputer und seinen Peripherien besteht, ist mit der Basis jedes der ersten bis dritten Transistoren 537, 538 und 539 verbunden.
Die Steuerungsvorrichtung DR2 treibt den in 94 dargestellten Motor mit den gleichen Prozeduren wie dieselben, die in (a) bis (d) von 56 dargestellt sind, außer dass sich ein regenerierendes Verfahren einer magnetischen Energie, das auf den in 94 dargestellten Motor angewandt ist, von demselben unterscheidet, das auf den in 55 dargestellten Motor 708 angewandt ist.
Wenn sich der Rotor genauer gesagt nahe dem Drehungswinkel θr von 30 Grad befindet, der in (a) von 56 dargestellt ist, startet ein ausgeprägter Hauptpol 161 des Rotors damit, dem Statorpol 11A zugewandt zu sein, und der andere ausgeprägte Hauptpol 161 startet damit, dem Zahn 117 zugewandt zu sein.
Zu dieser Zeit schaltet der Treiber DR2 den ersten Transistor 537 ein, um dadurch von der Batterie 53A der ersten Wicklung 531 einen A-Phasen-Gleichstrom Ia zuzuführen. Der Treiber DR2 schaltet gleichzeitig den dritten Transistor 539 ein, um dadurch von der Batterie 53A der ersten Wicklung 535 einen C-Phasen-Gleichstrom Ic zuzufüh ren. Dies erzeugt in der CCW-Richtung, die im Vorhergehenden dargelegt ist, ein Drehmoment.
Wenn danach der Rotor 340 in der CCW gedreht wird, um sich derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 50 Grad zu befinden, der in (b) von 56 dargestellt ist, ist der eine ausgeprägte Hauptpol 161 des Rotors 340 dem Zahn 117 zugewandt, und der andere ausgeprägte Hauptpol ist dem Zahn 117 zugewandt.
Zu dieser Zeit schaltet der Treiber DR2 den dritten Transistor 539 aus. Dies regeneriert magnetische Energie, die mit der ersten Wicklung 535 verkettet ist, unter Verwendung der zweiten Wicklung 536 und der Diode 53D zu der Batterie 53A. Aufgrund der Gegeninduktivität zwischen der ersten Wicklung 535 und der zweiten Wicklung 536 sind magnetische Flüsse fast mit sowohl der ersten als auch der zweiten Wicklung 535 und 536 gemeinsam verkettet, wobei die erste und die zweite Wicklung 535 und 536 einander magnetische Energie zuführen können.
Vor und nach dem regenerativen Treiben schaltet der Treiber DR2 den zweiten Transistor 538 ein, um dadurch von der Batterie 53A der ersten Wicklung 533 einen B-Phasen-Gleichstrom Ib zuzuführen, während der A-Phasen-Strom Ia zugeführt wird, um durch die erste Wicklung 531 zu fließen. Dies erzeugt in der CCW-Richtung, die im Vorhergehenden dargelegt ist, ein Drehmoment.
Wenn danach der Rotor 340 in der CCW gedreht wird, um sich derzeit nahe dem Drehungswinkel θr von 70 Grad zu befinden, der in (c) von 56 dargestellt ist, ist ein ausgeprägter Hauptpol 161 des Rotors 340 nahe dem Zahn 118, und der andere ausgeprägte Hauptpol 161 ist nahe dem Zahn 11B.
Zu dieser Zeit schaltet der Treiber DR2 den ersten Transistor 537 aus. Dies regeneriert magnetische Energie, die mit der ersten Wicklung 531 verkettet ist, unter Verwendung der zweiten Wicklung 532 und der Diode 53B, die im Vorhergehenden dargelegt sind, zu der Batterie 53A.
Zu dieser Zeit schaltet der Treiber DR2 den dritten Transistor 539 ein, um dadurch von der Batterie 53A der ersten Wicklung 535 den C-Phasen-Gleichstrom Ic zuzuführen, während der B-Phasen-Strom Ib zugeführt wird, um durch die erste Wicklung 533 zu fließen. Dies erzeugt in der CCW-Richtung, die im Vorhergehenden dargelegt ist, ein Drehmoment.
Wenn danach der Rotor 340 einen Ort des Drehungswinkels θr von 90 Grad erreicht, der in (d) von 56 dargestellt ist, rückt der Ort des Drehungswinkels θr von 90 Grad um 60 Grad von dem Ort des Drehungswinkels θr von 30 Grad, der in (a) von 56 dargestellt ist, vor.
Der Motor 708. der in 94 dargestellt ist, ist somit entworfen, um über einen Zyklus von 60 elektrischen Grad durch die Steuerungsvorrichtung CC2 gemäß den in (a) bis (d) von 56 dargestellten Prozeduren periodisch getrieben zu werden.
Wie in 95 dargestellt ist, ist die Steuerungsvorrichtung CC2 als eine einfach strukturierte Schaltung entworfen, die verglichen mit der Struktur des herkömmlichen in 123 dargestellten Drei-Phasen-Wechselrichters hauptsächlich aus drei Leistungstransistoren und drei Dioden besteht. Im Vergleich zu dem in 123 dargestellten Drei-Phasen-Wechselrichter ist die Zahl von Leistungstransistoren der Steuerungsvorrichtung CC2 halbiert, und die Stromkapazität jedes Leistungstransistors der Steuerungsvorrichtung CC2 ist ebenfalls halbiert.
Die Gesamtstromkapazität der Leistungstransistoren der Steuerungsschaltung CC2 wird somit annähernd ein Viertel der Gesamtstromkapazität des herkömmlichen in 123 dargestellten Drei-Phasen-Wechselrichters. Diese Vorteile reduzieren den Aufwand eines Motorsystems, das aus dem in 94 dargestellten Motor und aus der in 95 dargestellten Steuerungsvorrichtung CC2 besteht.
Der Vorwärtsspannungsabfall in der Steuerungsvorrichtung, die in 95 dargestellt ist, ist zusätzlich im Wesentlichen die Hälfte desselben in dem in 123 dargestellten Wechselrichter. Die Summe der Spannungsabfälle über die Dioden 53B, 53C und 53D während der Regeneration ist ähnlicherweise im Wesentlichen die Hälfte der Summe der Spannungsabfälle über die Dioden 847, 848, 849, 84A, 84B und 84C während der Regeneration.
Dies verbessert die Effizienz der Steuerungsvorrichtung CC2 und reduziert die durch den Wechselrichter zu erzeugende Wärme, sodass die Größe der in 95 dargestellten Steuerungsvorrichtung CC2 reduziert ist.
96 stellt schematisch eine Steuerungsvorrichtung CC2A als eine Modifikation der Steuerungsvorrichtung CC2 dar, wobei der Treiber DR2 in der Darstellung weggelassen ist. Die Steuerungsvorrichtung CC2A ist entworfen, um eine übermäßige Übergangsspannung über jeden in 95 dargestellten Leistungstransistor zu reduzieren. Wenn der Transistor 537, der erregt wird, verschoben wird, um nicht erregt zu sein, wird eine magnetische Energie von magnetischen Flüssen, die mit der ersten Wicklung 531 verkettet sind, im Prinzip durch die zweite Wicklung 532 und die Diode 53B zu der Batterie 53A transportiert.
Da jedoch Flussleckkomponenten der ersten Wicklung 531 mit der zweiten Wicklung 532 möglicherweise nicht verkettet sind, werden diese möglicherweise nicht zu der Batterie 53A transportiert. Diese Flussleckkomponenten können in der ersten Wicklung 531 eine Stoßspannung verursachen, wenn der erste Transistor 537 ausgeschaltet wird. Dies kann den ersten Transistor 537 beschädigen.
Um sich einem solchen Problem zu widmen, ist die Steuerungsvorrichtung CC2A mit drei Dioden 541, 542, 543, einem Kondensator 544, einer Zener-Diode 545 und einem Widerstand 546 versehen.
Ein Ende der Zener-Diode 545 ist mit dem positiven Anschluss VM der Batterie 53A verbunden, und das andere Ende ist mit einer Elektrode des Kondensators 544 und einem Ende des Widerstands 564 verbunden. Die andere Elektrode des Kondensators 544 und das andere Ende des Widerstands 564 sind mit der Kathode jeder der Dioden 541, 542 und 543 gemeinsam verbunden.
Die Anode der Diode 541 ist mit einem Punkt verbunden, mit dem das andere Ende der ersten Wicklung 531 und der Kollektor des ersten Transistors verbunden sind. Die Anode der Diode 542 ist ähnlicherweise mit einem Punkt verbunden, mit dem das andere Ende der ersten Wicklung 533 und der Kollektor des zweiten Transistors 538 verbunden sind. Die Anode der Diode 543 ist zusätzlich mit einem Punkt verbunden, mit dem das andere Ende der ersten Wicklung 535 und der Kollektor des dritten Transistors 539 verbunden sind.
Die Diode 541 sammelt genauer gesagt die Stoßspannung, die in der ersten Wicklung 531 erzeugt wird, während dieselbe gleichgerichtet wird. Die gesammelte Stoßspannung wird durch eine Begrenzerschaltung absorbiert, die aus dem Widerstand 546, dem Kondensator 544 und der Zener-Diode 545 besteht.
Da die Gesamtmenge der magnetischen Energie der Flussleckkomponenten klein ist, kann die Begrenzerschaltung mit einem relativ kleinen Maßstab die Stoßspannung absorbieren. Verschiede Modifikationen können auf die Begrenzerschaltung angewendet sein.
In 94, 95 und 96 sind der Drei-Phasen-Reluktanzmotor und seine Steuerungsvorrichtungen beschrieben, wenn jedoch ein Reluktanzmotor, der in 94 dargestellt ist, auf Mehrphasen-Reluktanzmotoren über Drei-Phasen-Reluktanzmotoren erweitert ist, kann die Steuerungsvorrichtung CC2 oder CC2A erweitert sein, um eine Zahl von Leistungstransistoren und Dioden vorzusehen, die der Mehrphasenzahl entsprechen. Diese können die Mehrphasen-Reluktanzmotoren basierend auf der Zahl von Leistungstransistoren und Dioden treiben.
Wenn als Nächstes Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 1, 9 und 54 dargestellt ist, Motoren mit einer kleinen Kapazität sind, die eine Ausgangsleistung von mehreren Watt [W] haben, kann eine vereinfachtere Steuerungsvorrichtung verwendet sein, um dieselben zu steuern.
Ein Beispiel der Struktur der vereinfachteren Steuerungsvorrichtung ist in 97 dargestellt. Zwischen der Steuerungsvorrichtung CC oder CC2 und der vereinfachteren Steuerungsvorrichtung gleiche Elemente, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind weggelassen oder in der Beschreibung vereinfacht.
Bezugszeichen 551, 552 und 553 stellen eine A-Phasen-Spule, eine B-Phasen-Spule und eine C-Phasen-Spule, die in 1, 9 oder 54 dargestellt sind, dar.
Bezugszeichen 55A, 55B und 55C sind Widerstände, und jeder der Widerstände 55A, 55B und 55C ist zwischen den positiven Anschluss VM der Batterie 53A und die Kathode einer entsprechenden der ersten bis dritten Dioden 567, 568 und 569 geschaltet.
Jeder der Widerstände 55A, 55B und 55C ist betriebsfähig, um magnetische Energie, die in einer entsprechenden der A-, B- und C-Phasen-Spulen gespeichert ist, zu absorbieren. Dies vereinfacht die Steuerungsvorrichtung zum Treiben der Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und seinen Modifikationen weiter. Es sei bemerkt, dass die Widerstände 55A, 55B und 55C jeweils mit einem Kondensator und/oder einer Zener-Diode kombiniert sein können.
Als Nächstes ist eine Modifikation der Steuerungsvorrichtung CC zum Treiben von Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie in 1, 9 und 54 dargestellt ist, im Folgenden beschrieben.
Ein Beispiel der Struktur einer Steuerungsvorrichtung CC3, die durch die Steuerungsvorrichtung CC modifiziert ist, ist in 98 dargestellt. Zwischen der Steuerungsvorrichtung CC und der Steuerungsvorrichtung CC3 gleiche Elemente, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Zusätzlich zu der Struktur der Steuerungsvorrichtung CC, die in 2 dargestellt ist, ist die Steuerungsvorrichtung CC3 mit einem Leistungstransistor 571, wie zum Bei spiel einem Bipolartransistor, zwischen dem positiven Anschluss VM der Batterie 53A und jeder der A-, B- und C-Phasen-Spulen 561, 562 und 563 versehen. Die Basis des Leistungstransistors 571 ist mit dem Treiber DR (in 98 nicht gezeigt) verbunden. Die Steuerungsschaltung CC3 ist ferner mit einer Diode 572, die zu einer Reihenschaltung der Spule 561 und des ersten Transistors 564, die in einer hinteren Stufe des Transistors 571 positioniert sind, parallel geschaltet ist, versehen.
Der Transistor 571 und die Diode 572 lassen zu, dass der regenerative Strom durch eine geschlossene Schleife (die Spule 561, die Diode 567, den Kondensator 56C, die Diode 572 und die Spule 561) fließt, ohne durch die Batterie 53A zu gehen. Es ist somit möglich, die Zeit zu reduzieren, die dazu erforderlich ist, dass die magnetische Energie, die in die Spule 561 geladen ist, aus ist.
Existierende Verfahren zum Verbessern eines maximalen Drehmoments eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und des Treibens des Reluktanzmotors bei hohen UpM sind im Folgenden beschrieben.
Die ersten bis fünften Verfahren zum Verbessern eines maximalen Drehmoments eines Reluktanzmotors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wurden beschrieben (siehe beispielsweise 73 und 76). Die zweiten und vierten Verfahren, die jeweils in (b) von 73 und 76 dargestellt sind, sind insbesondere entworfen, um zuzulassen, dass eine große Menge magnetischer Flüsse von dem Rotor zu mindestens einem Statorzahn, der zu erregen ist, transportieren wird. Dies erhöht auf der charakteristischen Strom-Drehmoment-Kurve Tm, die in 5 dargestellt ist, ein maximales Drehmoment des Reluktanzmotors von dem Wert T2 bei dem Betriebspunkt (drehmomentgesättigten Punkt) Ts auf den Wert T4.
Zu dieser Zeit kann jedoch die Erhöhung der Menge an magnetischen Flüssen, magnetische Flüsse, die mit jeder Statorspule verkettet sind, und induzierte Spannungen erhöhen. Dies kann das Treiben des Reluktanzmotors bei hohen UpM ungünstig beeinflussen.
Um sich einem solchen Problem zu widmen, ist im Folgenden eine Maßnahme, um die Flussverkettungsänderungsrate mit jeder Statorspule über die Zeit zu reduzieren, um eine Spannung, die über jede Statorspule induziert wird, zu reduzieren, um dadurch das Treiben des Reluktanzmotors bis zu hohen UpM zu vereinfachen, beschrieben.
99 stellt in einem vergrößerten Maßstab die magnetischen Glieder 271, die an beiden Seitenoberflächen jedes Zahns 262 eines Reluktanzmotors, der identisch zu (b) von 73 ist, angebracht sind, dar.
Der zwischen 99 und (b) von 73 unterschiedliche Punkt besteht darin, dass die Richtung eines unidirektionalen Gleichstroms, der beispielsweise einer Statorwicklung, die zu einem Zahn 262 benachbart ist, der zu erregen ist, zuzuführen ist, umgekehrt zu der Richtung eines unidirektionalen Gleichstroms ist, der derselben zuzuführen ist, wie es in (b) von 73 dargestellt ist.
Dies lässt zu, dass magnetische Flüsse 681 über den Luftzwischenraum (siehe 99) zu dem einen Zahn 262 zu dem Rotor 261 fließen. Die Richtung des Flusses der magnetischen Flüsse 681 ist als eine „negative Richtung” definiert.
Zu dieser Zeit breiten sich magnetische Flüsse 274 aus dem Nordpol aus, gehen durch den einen Zahn 262 und kehren zu dem Südpol zurück. Das heißt, der Strom der magnetischen Flüsse 274 in den einen Zahn 262 ist identisch zu demselben der magnetischen Flüsse 681. Die Richtung der magnetischen Flüsse 274 ist mit anderen Worten als eine „negative Richtung” definiert.
Dies lässt zu, dass ein Zahn 262 dazu neigt, magnetisch gesättigt zu sein.
Bei dem in 73 dargestellten zweiten Verfahren bewegt genauer gesagt der Permanentmagnet 272 einen Startbetriebspunkt hoch zu dem Punkt Bc auf der magnetischen charakteristischen Kurve in dem einen Zahn 262, der zu erregen ist (siehe 74). Wenn somit die magnetischen Flüsse 275 den Betriebspunkt Bc hoch zu dem Zielpunkt Ba erhöhen, ist die Flussdichtenänderung B4 zwischen dem Betriebspunkt Bc zu dem Zielpunkt Ba erforderlich; diese Flussdichtenänderung B4 ist größer als der normale Flussdichtenunterschied von B1.
Das heißt, die Erhöhung des Flussdichtenunterschieds B4 erhöht die Menge von magnetischen Flüssen, die durch den einen Zahn 262 gehen, der zu erregen ist.
Bei dem in 99 dargestellten Verfahren bewegt der Permanentmagnet 272 auf der in 74 dargestellten charakteristischen magnetischen Kurve den Startbetriebspunkt hoch zu dem Punkt Bc.
Wenn somit die negativ gerichteten magnetischen Flüsse 681 den Betriebspunkt Bc zu einem negativen Zielpunkt Bb, der dem Zielpunkt Ba entspricht, reduzieren, ist die Flussdichtenänderung B5 zwischen dem Betriebspunkt Bc zu dem Zielpunkt Bb erforderlich; diese Flussdichtenänderung B5 ist kleiner als die Flussdichtenänderung B4.
Da eine Spannung, die über den einen Zahn 264, der zu erregen ist, induziert wird, proportional zu der Flussänderung B5 ist, ist die Spannung, die über den einen Zahn 262 basierend auf der Flussdichtenänderung B5 induziert wird, niedriger als dieselbe, die über den einen Zahn 262 basierend auf der Flussdichtenänderung B4 induziert wird.
Dies macht es leicht, den Reluktanzmotor mit höheren UpM zu treiben.
Eine andere Maßnahme, um die Flussverkettungsänderungsrate zu jeder Statorspule über die Zeit zu reduzieren, ist im Folgenden beschrieben.
100 stellt ein Beispiel einer Modifikation des in 54 dargestellten Reluktanzmotors 708 dar. In 100 ist der Rotor in der Darstellung weggelassen.
Der zwischen 100 und 76 unterschiedliche Punkt besteht darin, dass die Richtung eines unidirektionalen Gleichstroms, der jeder Statorwicklung zuzuführen ist, umgekehrt zu der Richtung eines unidirektionalen Gleichstroms ist, der jeder in 76 dargestellten Statorwicklung zuzuführen ist.
Mit der Struktur des modifizierten Reluktanzmotors bewegt beispielsweise der Permanentmagnet 301 in der magnetischen charakteristischen Kurve eines Zahns 11C, der zu erregen ist (siehe 74 und 100), den Startbetriebspunkt hoch zu dem Punkt Bc.
Wenn somit magnetische Flüsse durch die erregte Statorwicklung 111 erzeugt werden, da die Richtung der magnetischen Flüsse im Wesentlichen identisch zu derselben der magnetischen Flüsse ist, die auf dem Permanentmagneten 301 basieren, reduzieren die erzeugten magnetischen Flüsse den Betriebspunkt Bc zu dem negativen Zielpunkt Db, der dem Zielpunkt Ba entspricht. Dies erfordert zwischen dem Betriebspunkt Bc zu dem Zielpunkt Bb eine Flussdichtenänderung B5, und die Flussdichtenänderung B5 ist kleiner als die Flussdichtenänderung B4.
Da eine Spannung, die über den einen Zahn 262, der zu erregen ist, induziert wird, proportional zu der Flussänderung B5 ist, ist die Spannung, die über den einen Zahn 262 basierend auf der Flussdichtenänderung B5 induziert wird, niedriger als dieselbe, die, basierend auf der Flussdichtenänderung B4 über den einen Zahn 262 induziert wird.
Dies macht es leicht, den Reluktanzmotor mit höheren UpM zu treiben.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist eine Steuerungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konfiguriert, um in einem Erhöhungsmodus eines maximalen Drehmoments in einer voreingestellten Richtung einen unidirektionalen Gleichstrom jeder Statorspule eines in 73 oder 76 dargestellten Reluktanzmotors zuzuführen. Dies erzeugt basierend auf der Flussdichtenänderung B5 ein großes Drehmoment.
Die Steuerungsschaltung ist andererseits konfiguriert, um in einem Reduzierungsmodus eines induzierten Flusses jeder Statorspule in einer Richtung, die umgekehrt zu der voreingestellten Richtung ist, den Gleichstrom zuzuführen. Dies reduziert durch die Flussdichtenänderung B5 magnetische Flüsse, um dadurch das Treiben des Rotors mit höheren UpM auszuführen.
Erste und zweite Modifikationen der Steuerungsvorrichtungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die konfiguriert sind, um in sowohl dem Erhöhungsmodus eines maximalen Drehmoments als auch dem Reduzierungsmodus einer Flussdichte in Betrieb zu sein, sind unter Bezugnahme auf 101 und 102 beschrieben.
Jede von Steuerungsvorrichtungen CC10 und CC11 gemäß der ersten und der zweiten Modifikation ist fähig, jeder Statorwicklung in sowohl der positiven Richtung als auch der negativen Richtung einen Gleichstrom zuzuführen.
Bezug nehmend auf 101 stellt ein Bezugszeichen E5J die A-Phasen-Spule dar, und ein Bezugszeichen E5K stellt die B-Phasen-Spule dar. Ein Bezugszeichen E5L stellt die C-Phasen-Spule dar. Die A-, B- und C-Phasen-Spulen E5J, E5K und E5L sind über einen neutralen Punkt K miteinander in eine Sternkonfiguration geschaltet.
Die in 101 dargestellte Steuerungsvorrichtung CC10 ist mit einer Gleichstromleistungsquelle, wie zum Beispiel einer Batterie 84D, vier Paaren von Transistoren (E51, E52), (E53, E54), (E55, E56) und (E5D, E5F) versehen. Die Steuerungsschaltung CC10 ist ferner mit acht Dioden E57, E58, E59, E5A, E5B, E5C, E5G und E5H versehen. Bipolartransistoren sind beispielsweise als die vier Paare von Transistoren verwendet.
Ein positiver Anschluss der Batterie 84D ist mit dem Kollektor von jedem der hochseitigen Transistoren E51, E53, E55 und E5D verbunden. Ein negativer Anschluss der Batterie 84D ist mit dem Emitter von jedem der niederseitigen Transistoren E52, E54, E56 und E5F verbunden. Der Emitter jedes der hochseitigen Transistoren E51, E53, E55 und E5D ist an einem Verbindungspunkt mit dem Kollektor eines entsprechenden der niederseitigen Transistoren E52, E54, E56 und E5F verbunden.
Der Verbindungspunkt von jedem der drei Paare von Transistoren (E51 und E52), (E53, E54) und (E55, E56) ist mit dem einen freien Ende einer entsprechenden der A-, B- und C-Phasen-Spulen E5J, E5K und E5L verbunden. Der neutrale Punkt K ist mit dem Verbindungspunkt des verbleibenden Paars von Transistoren (E5D, E5F) verbunden.
Jede der acht Dioden E57, E58, E59, E5A, E5B, E5C, E5G und E5H ist zu einem entsprechenden der Transistoren E51, E52, E53, E54, E55, E56, E57 und E58 antiparallel geschaltet. Keine Treibschaltung ist in der Darstellung weggelassen.
Mit der Konfiguration lässt ein Einschalten des Transistors E51 und des Transistors E5F zu, dass ein positiver Gleichstrom durch den Transistors E51, den neutralen Punkt K und den Transistor E5F der A-Phasen-Spule E5J zugeführt wird. Ein Einschalten des Transistors E52 und des Transistors E5D lässt zusätzlich zu, dass ein negativer Gleichstrom durch den Transistor E52, den neutralen Punkt K und den Transistor E5D der A-Phasen-Spule E5J zugeführt wird.
Wie das bidirektionale Treiben der A-Phasen-Spule E5J kann jede der B- und C-Phasen-Spulen E5K und E5L bidirektional getrieben sein.
Wenn ein höheres Drehmoment bei UpM gleich oder niedriger als voreingestellte mittlere UpM erforderlich ist, ist der Treiber (nicht gezeigt) in dem Erhöhungsmodus eines maximalen Drehmoments in Betrieb, um einen eindirektionalen Strom zuzuführen, um durch mindestens eine Ein-Phasen-Statorspule gemäß 6 zu fließen. Dies erzeugt durch mindestens einen zu erregenden Zahn die magnetischen Flüsse 275 (siehe (b) von 75). Dies erzeugt dar erforderliche höhere Drehmoment.
Wenn im Gegensatz dazu höhere UpM erforderlich sind, ist der Treiber (nicht gezeigt) in dem Reduzierungsmodus eines induziertes Flusses in Betrieb, um den andersdirektionalen Strom zuzuführen, der umgekehrt zu dem eindirektionalen Strom ist, um durch mindestens eine Phasen-Statorspule zu fließen, um dadurch die magnetischen Flüsse 681 durch mindestens einen zu erregenden Zahn zu erzeugen (siehe 99).
Dies reduziert eine über jede Statorspule zu induzierende Spannung, um dadurch den Reluktanzmotor bei den erforderlichen höheren UpM ohne weiteres zu treiben.
In 1, 101 und 102 sind gleichen Teilen gleiche Bezugszeichen zugewiesen, und daher sind Beschreibungen derselben weggelassen oder vereinfacht.
Die in 102 dargestellte Steuerungsvorrichtung CC11 ist mit drei H-Brücken versehen. Jede der drei H-Brücken ist zu der Batterie 84D parallel geschaltet.
Die erste H-Brücke für die A-Phase weist vier Schaltermodule auf. Das erste Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 581 und eine Diode 58D, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf. Das zweite Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 582 und eine Diode 58E, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf. Das dritte Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 583 und eine Diode 58F auf, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf. Das vierte Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 584 und eine Diode 58G, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf.
Die ersten bis vierten Schaltermodule der ersten H-Brücke sind verbunden, um basierend auf der Batterie 84D eine Spannung über beide Enden der A-Phasen-Spule 561 umzukehren. Dies lässt zu, dass der A-Phasen-Spule 561 ein bidirektionaler Strom zugeführt wird.
Die zweite H-Brücke für die B-Phase weist vier Schaltermodule auf. Das erste Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 585 und eine Diode 58H, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf. Das zweite Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 586 und eine Diode 58J, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf. Das dritte Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 587 und eine Diode 58K, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf. Das vierte Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 588 und eine Diode 58L, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf.
Die ersten bis vierten Schaltermodule der zweiten H-Brücke sind verbunden, um eine Spannung, die auf der Batterie 84D basiert, über beide Enden der B-Phasen-Spule 562 umzukehren. Dies lässt zu, dass der B-Phasen-Spule 562 ein bidirektionaler Strom zugeführt wird.
Die dritte H-Brücke für die C-Phase weist vier Schaltermodule auf. Das erste Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 589 und eine Diode 58M, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf. Das zweite Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 58A und eine Diode 58N, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf. Das dritte Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 58B und eine Diode 58P, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf. Das vierte Schaltermodul weist einen Leistungstransistor 58C und eine Diode 58Q, die dazu antiparallel geschaltet ist, auf.
Die ersten bis vierten Schaltermodule der dritten H-Brücke sind verbunden, um eine Spannung, die auf der Batterie 84D basiert, über beide Enden der C-Phasen-Spule 563 umzukehren. Dies lässt zu, dass der C-Phasen-Spule 563 ein bidirektionaler Strom zugeführt wird.
Wenn ein höheres Drehmoment bei UpM, die gleich oder niedriger als voreingestellte mittlere UpM sind, erforderlich ist, ist der Treiber (nicht gezeigt) in dem Erhöhungsmodus eines maximalen Drehmoments in Betrieb, um einen eindirektionalen Strom zuzuführen, um durch mindestens eine Phasen-Statorspule gemäß 6 zu fließen. Dies erzeugt durch mindestens einen zu erregenden Zahn die magnetischen Flüsse 275 (siehe (b) von 75). Dies erzeugt das erforderliche höhere Drehmoment.
Wenn im Gegensatz dazu höhere UpM erforderlich sind, ist der Treiber (nicht gezeigt) in dem Reduzierungsmodus eines induzierten Flusses in Betrieb, um den andersdirektionalen Strom zuzuführen, der umgekehrt zu dem eindirektionalen Strom ist, um durch mindestens eine Phasen-Statorspule zu fließen, um dadurch durch mindestens einen zu erregenden Zahn die magnetischen Flüsse 681 zu erzeugen (siehe 99). Dies reduziert eine über jede Statorspule zu induzierende Spannung, um dadurch den Reluktanzmotor bei den erforderlichen höheren UpM zu treiben.
Die Steuerungsvorrichtungen CC10 und CC11 sind konfiguriert, um sowohl bei dem Erhöhungsmodus eines maximalen Drehmoments als auch dem Reduzierungsmodus eines induzierten Flusses mindestens einer Phasen-Statorspule einen unidirektionalen Strom zuzuführen.
Wenn der durch die Steuerungsvorrichtungen CC10 und CC11 zu steuernde Reluktanzmotor als ein Reluktanzmotor ohne ein Verwenden von Permanentmagneten entworfen ist, wie beispielsweise in 1, 9 oder 54 dargestellt ist, sind die Motorcharakteristiken in dem Erhöhungsmodus eines maximalen Drehmoments und dieselben in dem Reduzierungsmodus eines induzierten Flusses identisch zueinander.
Die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 kann konfiguriert sein, um jeweils einer Mehrzahl von Statorspulen durch eine Mehrzahl von Wegen unidirektionale Ströme gleichzeitig zuzuführen, um dadurch ein Drehmoment zu erzeugen. Dies kann ein kontinuierliches Drehmoment des Reluktanzmotors erhöhen. Da die unidirektionalen Ströme der Mehrzahl von Statorspulen durch die Mehrzahl von Wegen jeweils einzeln zugeführt werden, ist es möglich, die Gesamtstromkapazität der Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 zu reduzieren.
In (a) von 4 ist es beispielsweise, wenn die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 der positiven B-Phasen-Wicklung A0F in ihrer umgekehrten Richtung einen negativen Strom und der negativen B-Phasen-Wicklung A0J in ihrer umgekehrten Richtung einen positiven Strom zuführt, möglich, ein Drehmoment weiter zu erhöhen. In (b) und (d) von 4 könnte, selbst wenn die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 einer positiven Wicklung der verbleibenden Ein-Phasen-Spule in ihrer umgekehrten Richtung einen negativen Strom und einer negativen Phasenwicklung derselben in ihrer umgekehrten Richtung einen positiven Strom zuführen würde, ein Drehmoment, das durch den Reluktanzmotor erzeugt wird, nicht erhöht werden.
In (c) von 4 führt die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 der positiven C-Phasen-Wicklung A0H in ihrer umgekehrten Richtung einen negativen Strom und der negativen C-Phasen-Wicklung A0E in ihrer umgekehrten Richtung einen positiven Strom zu, sodass ein Drehmoment weiter erhöht wird.
Wenn die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 auf jeden der Reluktanzmotoren, die jeweils mit Permanentmagneten ausgerüstet sind, angewendet ist, ist es spezieller, ein Durchschnittsdrehmoment zu verbessern.
Es sei nun beispielsweise betrachtet, dass die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 auf den in 23 dargestellten Reluktanzmotor angewendet ist.
Bei dieser Anwendung führt bei der Drehungsposition θr des Rotors 2, die in 23 dargestellt ist, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen, die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 einen A-Phasen-Strom Ia zu, um durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G zu fließen, und führt einen C-Phasen-Strom Ic zu, um durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E zu fließen. Dies erzeugt in der CCW ein Drehmoment.
Zu dieser Zeit führt die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 ferner der positiven B-Phasen-Wicklung A0F in ihrer umgekehrten Richtung einen negativen Strom –Ib und der negativen B-Phasen-Wicklung A0E in ihrer umgekehrten Richtung einen positiven Strom Ib zu. Dies erhöht das in der CCW erzeugte Drehmoment weiter. Diese Modifikation reduziert einen Jouleschen Verlust und erhöht gesamt ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor zu drehen, da die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 den Drei-Phasen-Spulen jeweils Gleichströme einzeln zuführt.
Wenn als Nächstes die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 auf den in 73 oder 76 dargestellten Reluktanzmotor angewendet ist, ist es möglich, weiter ein Drehmoment zu erzeugen. Da die Steuerungsschaltung CC10 oder CC11 jeweils einzeln den Drei-Phasen-Spulen Gleichströme zuführt, ist es möglich, einen Jouleschen Verlust zu reduzieren und ein kontinuierliches Drehmoment gesamt zu erhöhen, um den Rotor zu drehen.
Das Erhöhen eines Drehmoments, das durch die Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu erzeugen ist, wird für verschiedene Anwendungen effektiv verwendet, insbesondere eine Anwendung, bei der ein Einbauraum für den Motor begrenzt ist.
Es sei bemerkt, dass bei der Struktur des in entweder 99 oder 11 dargestellten Reluktanzmotors, wenn keine Ströme zugeführt werden, um durch die Drei-Phasen-Statorspulen zu fließen, in dem Rotor keine magnetischen Flüsse erzeugt werden, und daher kein Eisenverlust selbst dann in dem Rotor auftritt, wenn der Rotor gedreht wird. Das heißt, es tritt kein Schleppdrehmoment auf, sodass keine Verluste auftreten. Dies ist ein wichtiges Merkmal, wenn der Reluktanzmotor mit niedrigeren Lasten betrieben wird. Es sei nun zusätzlich betrachtet, dass der in 99 oder 100 dargestellte Reluktanzmotor in einem Hybridfahrzeug eingebaut ist. Wenn das Hybridfahrzeug durch eine Verbrennungsmaschine mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben ist, wird der Reluktanzmotor mit einer Drehung der Verbrennungsmaschine gedreht. Das heißt, bei Hybridfahrzeugen ist es sehr wichtig, dass Verluste eines Reluktanzmotors, der in denselben eingebaut ist, selbst dann null sind, wenn der Reluktanzmotor mit einer Drehung der Verbrennungsmaschine gedreht wird.
Anwendungen von Reluktanzmotoren, die mit Permanentmagneten ausgerüstet sind, sind als Nächstes im Folgenden beschrieben.
23 und 27 zeigen die mit Permanentmagneten ausgerüsteten Reluktanzmotoren. Die Permanentmagnete, die in jedem der Reluktanzmotoren eingebaut sind, verbessern ein dadurch zu erzeugendes Drehmoment und eine Effizienz derselben.
Bei den Reluktanzmotoren, die mit Permanentmagneten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgerüstet sind, ist eine Steuerungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entworfen, um einen unidirektionalen Strom zuzuführen, um durch mindestens eine Phasen-Spule in einer Richtung zu fließen, in die ein entsprechender der Permanentmagnete magnetisiert ist. Dies treibt einen Reluktanzmotor drehbar, während eine magnetomotorische Kraft an denselben angelegt ist.
Bei herkömmlichen Permanentmagnetmotoren wird im Gegensatz dazu, während dieselben beschleunigt oder verlangsamt werden, eine magnetomotorische Kraft an den Permanentmagnetmotor in einer Richtung angelegt, in der ein entsprechender der Permanentmagnete entmagnetisiert wird. Aus diesem Grund muss als jeder der Permanentmagnete ein spezifischer Permanentmagnet, der eine ausreichende Dicke hat, um nicht entmagnetisiert zu werden, oder ein aufwendiger Permanentmagnet, der schwierig zu entmagnetisieren ist, ist, verwendet sein. Dies kann jedoch ein aufwendiges Problem verursachen.
Die Reluktanzmotoren, die mit Permanentmagneten ausgerüstet sind, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind im Gegensatz dazu durch einen unidirektionalen Strom in lediglich einer Richtung, in der keine Entmagnetisierung in jedem der Permanentmagnete auftritt, steuerbar. Aus diesem Grund ist es möglich, einen unaufwendigen Permanentmagneten mit einem schwachen Entmagnetisierungswiderstand oder einen Permanentmagneten mit einer dünnen Dicke als jeden der Permanentmagnete zu verwenden, die in Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einzubauen sind.
Bei den Reluktanzmotoren, die mit Permanentmagneten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgerüstet sind, kann jedoch eine Steuerungsvorrichtung jeder Statorspule in einer Richtung einen unidirektionalen Strom zuführen, in der mindestens einer einer Mehrzahl von Permanentmagneten entmagnetisiert wird. Es gibt zusätzlich ein weiteres Erfordernis, jeden der Permanentmagnete bei höheren UpM zu entmagnetisieren, um die Flussdichte derselben zu reduzieren.
Um sich diesen Umständen zu widmen, ist eine Steuerungsvorrichtung für einen Reluktanzmotor mit Permanentmagneten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einer Einrichtung zum Magnetisieren/Entmagnetisieren jedes der Permanentmagnete, die in dem Reluktanzmotor eingebaut sind, eingebaut.
Eine Mehrzahl von Permanentmagneten, die in Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einzubauen sind, hat genauer gesagt eine notwendige minimale Dicke und magnetische Charakteristiken, die es zulassen, relativ leicht magnetisiert und entmagnetisiert zu werden.
Die in einer Steuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingebauten Leistungstransistoren dienen zusätzlich als die Einrichtung zum Magnetisieren/Entmagnetisieren jedes der Permanentmagnete, die in einem zu steuernden Reluktanzmotor eingebaut sind. Dies reduziert die Menge an Permanentmagneten, und da keine Hardwareelemente als eine solche magnetisierende/entmagnetisierende Einrichtung erforderlich sind, ist es möglich, den Aufwand einer Steuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unverändert zu halten.
Als in Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einzubauende Permanentmagnete können verschiedene Typen von Permanentmagneten verwendet sein. Alnico-Magnete, die jeweils eine Legierung von Aluminium-Nickel-Kobalt sind, können beispielsweise passend sein, da dieselben eine hohe Flussdichte und eine niedrige Koerzitivfeldstärke haben.
Ein Beispiel einer Einrichtung zum Magnetisieren/Entmagnetisieren von Permanentmagneten ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors 2, die in 23 dargestellt ist, schaltet beispielsweise, um jeden der Permanentmagnete F68 und F6B zu magnetisieren, der Treiber DR der Steuerungsvorrichtung CC den zweiten Transistor 565 ein, um dadurch einen B-Phasen-Gleichstrom Ib zuzuführen, um diesen durch die B-Phasen-Spule A0F und A0J fließen zu lassen. Zu der gleichen Zeit schaltet der Treiber DR der Steuerungsvorrichtung CC den dritten Transistor 566 ein, um dadurch einen C-Phasen-Gleichstrom Ic zuzuführen, um diesen durch die C-Phasen-Spule A0H und A0E fließen zu lassen. Zu der gleichen Zeit kann der erforderliche Pegel von jedem der B- und C-Phasen-Strömen Ib und Ic gemäß den magnetischen Charakteristiken des in 23 dargestellten Reluktanzmotors bestimmt werden.
Um jeden der Permanentmagnete F68 und F6B zu entmagnetisieren, schaltet im Gegensatz dazu der Treiber DR der Steuerungsvorrichtung CC den ersten Transistor 564 ein, um dadurch einen A-Phasen-Gleichstrom Ia zuzuführen, um diesen durch die A-Phasen-Spule A0D und A0G fließen zu lassen.
Einige der Permanentmagnete, die in Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einzubauen sind, können Charakteristiken haben, die durch einen Motorstrom schwierig zu entmagnetisieren sind, und einige der verbleibenden Permanentmagnete können Charakteristiken haben, die dazu neigen, magnetisiert und entmagnetisiert zu werden.
Es sei bemerkt, dass, wenn einige Permanentmagnete magnetisiert oder entmagnetisiert werden, es möglich ist, die Stärke des magnetischen Felds jedes dieser Permanentmagnete gleichmäßig zu erhöhen oder zu reduzieren oder die Stärke des magnetischen Felds des mindestens einen spezifizierten Permanentmagnets dieser Permanentmagnete zu erhöhen oder zu reduzieren.
Nach dem Magnetisieren oder Entmagnetisieren jedes der Permanentmagnete treibt beispielsweise die Steuerungsschaltung CC den in beispielsweise in 23, die im Vorhergehenden dargelegt ist, dargestellten Reluktanzmotor drehbar. Wenn die Menge eines Stroms zum Entmagnetisieren unzureichend war, konnte die Stromkapazität jedes der ersten bis dritten Transistoren 564, 565 und 566 erhöht werden.
Da ein Momentanstrom erforderlich ist, um jeden Permanentmagnet zu magnetisieren oder entmagnetisieren, können Leistungselemente, wie zum Beispiel elektromagnetische Kontaktgeber, Thyristoren und dergleichen, vorgesehen sein, um eine spezifische magnetisierende und entmagnetisierende Einheit zu bilden, und die spezielle Einheit kann einer Steuerungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hinzugefügt sein. Die spezielle Einheit kann beispielsweise parallel zu dem Wechselrichter einer Steuerungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet sein.
Zusammenfassend führt, um mindestens einen Zielpermanentmagneten, der in einem Reluktanzmotor eingebaut ist, zu magnetisieren oder entmagnetisieren, wenn der Rotor bei einer vorbestimmten Drehungsposition positioniert ist, die optimal ist, um den Zielpermanentmagneten zu magnetisieren oder entmagnetisieren, eine Steuerungsvorrichtung oder eine solche spezielle Einheit einer vorbestimmten Statorspule einen Strom mit einem voreingestellten Pegel zu. Der voreingestellte Pegel ist für die Magnetisierung oder Entmagnetisierung erforderlich. Die Steuerungsvorrichtung oder spezielle Einheit behält die Zufuhr des Stroms mit dem voreingestellten Pegel zu der vorbestimmten Statorspule eine notwendige minimale Zeit und darüber hinaus bei. Dies führt die Magnetisierung oder Entmagnetisierung des Zielpermanentmagneten aus.
Um mindestens einen Zielpermanentmagneten zu entmagnetisieren, um die Flussdichte des Zielpermanentmagneten während eines Bereichs niedriger Ziel-UpM zu reduzieren, überwacht eine Steuerungsvorrichtung oder eine solche spezielle Einheit die Drehungsposition des Rotors.
Wenn der Rotor bei einer vorbestimmten Drehungsposition positioniert ist, die optimal ist, um den Zielpermanentmagneten zu entmagnetisieren, während die UpM niedriger als der Bereich hoher Ziel-UpM ist, führt eine Steuerungsvorrichtung oder eine solche spezielle Einheit einen Strom mit einem Pegel zu, der für die Entmagnetisierung erforderlich ist, um eine notwendige minimale Zeit und darüber hinaus durch eine vorbestimmte Statorspule zu fließen. Dies entmagnetisiert den Zielpermanentmagneten.
Um mindestens einen Zielpermanentmagneten zu magnetisieren, um die Flussdichte des Zielpermanentmagneten während eines Bereichs niedriger Ziel-UpM zu erhöhen, überwacht ähnlicherweise eine Steuerungsvorrichtung oder eine solche spezielle Einheit die Drehungsposition des Rotors.
Wenn der Rotor bei der vorbestimmten Drehungsposition positioniert ist, die optimal ist, um den Zielpermanentmagneten, während die UpM höher als der Bereich niedriger Ziel-UpM sind, zu entmagnetisieren, führt eine Steuerungsvorrichtung oder eine solche spezielle Einheit einen Strom mit einem Pegel zu, der für die Magnetisie rung erforderlich ist, um eine notwendige minimale Zeit und darüber hinaus durch eine vorbestimmte Statorspule zu fließen. Dies magnetisiert den Zielpermanentmagneten.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird eine Steuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wie die Steuerungsvorrichtung CC oder CC1, programmiert, um gemäß der Drehungsposition des Rotors die erregenden Muster für die Statorspulen, die in 6 oder 12 dargestellt sind, aufeinanderfolgend auszuführen, um dadurch ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen.
107 stellt schematisch spezifische Funktionsmodule einer Steuerungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar. Es sei bemerkt, dass jedes oder einige der Funktionsmodule, die die Steuerungsvorrichtung in sich aufweisen, als eine Schaltung mit einer festverdrahteten Logik, eine Schaltung mit einer programmierten Logik oder eine Hybridschaltung mit einer festverdrahteten Logik und einer programmierten Logik entworfen sein können.
Ein Bezugszeichen 591 stellt einen Drei-Phasen-Reluktanzmotor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar, der beispielsweise in einer der 1B, 9 und 54 dargestellt ist.
Die Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Motors 591 ist entworfen, um die Drei-Phasen-Statorspulen unter Verwendung des magnetisch nichtlinearen Betriebsbereichs aufeinanderfolgend zu erregen.
Bezugszeichen 593, 594 und 595 stellen die A-Phasen-Spule, die B-Phasen-Spule bzw. die C-Phasen-Spule dar.
Die in 107 dargestellte Steuerungsvorrichtung weist einen Positionssensor 595, eine Schnittstelle 596 des Positionssensors 595, einen Addierer 59A, einen Kompensator 59C, einen Strom-Spannungs-Rechner 59G, erste bis dritte Addierer 59M, Kompensator J31, J32 und J33, erste bis dritte Addierer 59M, einen PWM-(=Pulse Width Modulation = Pulsbreitenmodulations-)Verstärker PWM, Stromsensoren 59R und eine Datenbank DATEN auf.
Der Positionssensor 595 ist betriebsfähig, um die Drehungsposition θr des Rotors kontinuierlich zu erfassen. Die Schnittstelle 596 ist betriebsfähig, um basierend auf der Drehungsposition θr des Rotors eine Drehungsgeschwindigkeit ωr des Rotors zu berechnen und die Drehungsposition θr und die Drehungsgeschwindigkeit ωr auszugeben.
Ein Bezugszeichen 599 stellt ein Geschwindigkeitsbefehlssignal, das eine Zielgewünschte) Geschwindigkeit des Rotors angibt, dar.
Der Addierer (Subtrahierer) 59A ist betriebsfähig, um eine Abweichung 59B zwischen der Drehungsgeschwindigkeit ωr und der Zielgeschwindigkeit zu berechnen, um dadurch zu dem Strom-Spannungs-Rechner 59G die Abweichung 59B auszugeben.
Ein Bezugszeichen TC stellt ein befohlenes Drehmoment (Anfragedrehmoment) dar, das ein Ziel-(gewünschtes)Drehmoment für den Motor 591 angibt.
Der Strom-Spannungs-Rechner 59G ist betriebsfähig, um das befohlene Drehmoment Tc, die Drehungsposition θr und die Drehungsgeschwindigkeit ωr zu empfangen. Der Strom-Spannungs-Rechner 59G ist ferner betriebsfähig, um basierend auf der Datenbank DATEN befohlene A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc und befohlene A-, B- und C-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc zu berechnen. Der Strom-Spannungs-Rechner 59G ist betriebsfähig, um die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc und die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc auszugeben.
Der Strom-Spannungs-Rechner 59G ist zusätzlich betriebsfähig, um
basierend auf dem befohlenen A-Phasen-Stromwert Ica und der Drehungsgeschwindigkeit ωr einen A-Phasen-Vorwärtskopplungswert Vfa zu berechnen und den A-Phasen-Vorwärtskopplungswert Vfa zu dem ersten Addierer 59P auszugeben;
basierend auf dem befohlenen B-Phasen-Stromwert Icb und der Drehungsgeschwindigkeit ωr einen B-Phasen-Vorwärtskopplungswert Vfb zu berechnen und den B-Phasen-Vorwärtskopplungswert Vfb zu dem zweiten Addierer 59P auszugeben; und
basierend auf dem befohlenen C-Phasen-Stromwert Icc und der Drehungsgeschwindigkeit ωr einen C-Phasen-Vorwärtskopplungswert Vfc zu berechnen und den C-Phasen-Vorwärtskopplungswert Vfc zu dem dritten Addierer 59P auszugeben.
Jeder der Stromsensoren 59R ist andererseits angeordnet, um einen Momentanstromwert zu messen, der durch eine entsprechende A-, B- und C-Phasen-Spule 592, 593 und 594 des Stators fließt. Das heißt, die Stromsensoren 59R sind betriebsfähig, um Momentan-A-Phasen-, B-Phasen- und C-Phasen-Stromwerte Isa, Isb und Isc, die durch die A-, B- und C-Phasen-Spule 592, 593 bzw. 594 fließen, zu messen. Die Stromsensoren 59R sind betriebsfähig, um die gemessenen A-Phasen-, B-Phasen- und C-Phasen-Werte Isa, Isb und Isc jeweils zu den ersten bis dritten Addierern 59M auszugeben.
Der erste Addierer (Subtrahierer) 59M ist betriebsfähig, um zwischen dem gemessenen A-Phasen-Wert Isa und dem befohlenen A-Phasen-Stromwerten Ica eine Abweichung zu berechnen und die berechnete Abweichung zu dem Kompensator J31 auszugeben.
Der erste Addierer (Subtrahierer) 59M ist betriebsfähig, um zwischen dem gemessenen A-Phasen-Wert Isa und den befohlenen A-Phasen-Stromwerten Ica eine Abweichung ΔIa zu berechnen und die berechnete Abweichung ΔIa zu dem Kompensator J31 auszugeben.
Der zweite Addierer (Subtrahierer) 59M ist betriebsfähig, um zwischen dem gemessenen B-Phasen-Wert Isb und den befohlenen B-Phasen-Stromwerten Icb eine Abweichung ΔIb zu berechnen und die berechnete Abweichung ΔIb zu dem Kompensator J32 auszugeben.
Der dritte Addierer (Subtrahierer) 59M ist betriebsfähig, um zwischen dem gemessenen C-Phasen-Wert Isc und den befohlenen C-Phasen-Stromwerten Icc eine Abweichung ΔIc zu berechnen und die berechnete Abweichung ΔIc zu dem Kompensator J33 auszugeben.
Der Kompensator J31 ist betriebsfähig, um basierend auf der Abweichung ΔIa eine befohlene A-Phasen-Spannung Vea einzustellen.
Der Kompensator J32 ist betriebsfähig, um basierend auf der Abweichung ΔIb eine befohlene B-Phasen-Spannung Veb einzustellen.
Der Kompensator J33 ist betriebsfähig, um basierend auf der Abweichung ΔIc eine befohlene C-Phasen-Spannung Vec einzustellen.
Jeder der Kompensatoren J31, J32 und J33 errechnet beispielsweise unter Verwendung eines Proportionalgewinnterms und eines Integralgewinnterms eines Proportional-Integral-Rückkopplungsalgorithmus eine entsprechende der befohlenen A-, B- und C-Phasen-Spannungen Vea, Veb und Vec.
Der erste Addierer 59P ist betriebsfähig, um den A-Phasen-Vorwärtskopplungswert Vfa zu der befohlenen A-Phasen-Spannung Vea zu addieren, um dadurch einen befohlenen A-Phasen-Wert Vca zu erhalten. Der erste Addierer 59P ist ferner betriebsfähig, um zu dem PWM-Verstärker PWM den befohlenen A-Phasen-Wert Vea auszugeben.
Der zweite Addierer 59P ist betriebsfähig, um den B-Phasen-Vorwärtskopplungswert Vfb zu der befohlenen B-Phasen-Spannung Veb zu addieren, um dadurch einen befohlenen B-Phasen-Wert Vcb zu erhalten. Der zweite Addierer 59P ist ferner betriebsfähig, um den befohlenen B-Phasen-Wert Vcb zu dem PWM-Verstärker PWM auszugeben.
Der zweite Addierer 59P ist betriebsfähig, um den C-Phasen-Vorwärtskopplungswert Vfc zu der befohlenen C-Phasen-Spannung Vec zu addieren, um dadurch einen befohlenen C-Phasen-Wert Vcc zu erhalten. Der zweite Addierer 59P ist ferner betriebsfähig, um den befohlenen C-Phasen-Wert Vcc zu dem PWM-Verstärker PWM auszugeben.
Der PWM-Verstärker PWM ist betriebsfähig, um Pulsbreiten (EIN-Betriebsarten) eines PWM-Steuerungssignals (des Zugs von Pulsen) für jeden der befohlenen A-, Bund C-Phasen-Werte Vca, Vcb und Vcb proportional zu einem entsprechenden befohlenen A-, B- und C-Phasen-Wert Vca, Vcb und Vcb zu modulieren. Der PWM-Verstärker PWM ist betriebsfähig, um jeden der Leistungstransistoren 564, 565 und 566 gemäß den Pulsbreiten (EIN-Betriebsarten) des Pulssignals ein- und auszuschalten. Dies gibt zu jeder der A-, B- und C-Phasen-Spulen 561, 562 und 563 eine verstärkte Durchschnittsspannung aus, die zu einem entsprechenden befohlenen A-, B- und C-Phasen-Wert Vca, Vcb und Vcb proportional ist.
Das heißt der PWM-Verstärker PWM weist eine Funktion eines PWM-Modulators und eine Funktion eines Verstärken einer Leistung durch die in 2 oder 3 dargestellten Leistungstransistoren auf.
Die verstärkte Durchschnittsspannung, die proportional zu jedem befohlenen A-, B- und C-Phasen-Wert Vca, Vcb und Vcb ist, ist an eine entsprechende der A-, B- und C-Phasen-Spulen 592, 593 und 594 angelegt. Dies lässt zu, dass ein A-, B- und C-Phasen-Gleichstrom basierend auf den verstärkten Durchschnittsspannungen für jeweilige Phasen den A-, B- und C-Phasen-Spulen 592, 593 bzw. 594 zugeführt wird.
Verschiedene Modulationsverstärker zum Reduzieren eines Schaltverlustes jedes Leistungstransistors oder zum Beschleunigen des Ansprechen jedes Leistungstransistors können anstelle des PWM-Verstärkers verwendet sein.
Die Datenbank DATEN speichert darin Daten in einem Tabellenformat, Programmformat oder Gleichungsformat. Die Daten stellen eine Funktion (Beziehung) zwischen einer Variablen jedes befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerts Ica, Icb und Icc, einer Variablen des befohlenen Drehmoments TC, der Drehungsposition θr des Rotors und der Drehungsgeschwindigkeit ωr dar. Die Daten lassen vorzugsweise zu, dass die Vorwärtskopplungswerte Vfa, Vfb und Vfc basierend auf mindestens entweder jedem der befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc, einer Variablen des befohlenen Drehmoments TC, der Drehungsposition θr des Rotors oder der Drehungsgeschwindigkeit ωr berechnet werden.
Das heißt, wenn ein Wert des befohlenen Drehmoments TC, ein Wert der Drehungsposition θr des Rotors und ein Wert der Drehungsgeschwindigkeit ωr in den Strom-Spannungs-Rechner 59G eingegeben werden, dass der Strom-Spannungs-Rechner 59G basierend auf den eingegebenen Daten auf die Datenbank DATEN zugreift, um dadurch die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc und die Vorwärtskopplungswerte Vfa, Vfb und Vfc basierend auf den Daten, die in der Datenbank DATEN gespeichert sind, zu berechnen.
Die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc sind beispielsweise optimal bestimmt, um den eingegebenen Werten zu genügen.
Ein spezifisches Beispiel, wie die Datenbank DATEN zum Steuern der Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu erreichen ist, ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Es sei beispielsweise beschrieben, wie die Datenbank DATEN zum Steuern des Reluktanzmotors 110, der in 1B dargestellt ist, erreicht wird.
Bei dem Reluktanzmotor 110 wird zuerst, wenn der Rotor bei der Drehungsposition θr positioniert ist, während ein A-Phasen-Strom Ia, ein B-Phasen-Strom Ib und ein C-Phasen-Strom Ic den entsprechenden A-, B- und C-Phasen-Statarwicklungen A0D, A0G, A0F, A0J, A0H und A0E zugeführt werden, eine nichtlineare FEM-(Finite Element Method = Finite-Elemente-Verfahren)Analyse eines magnetischen Felds so aus geführt, dass die Zahl Y von Flussverkettungen φx mit jeder der A-, B- und C-Phasen-Statorwicklungen A0D, A0G, A0F, A0J, A0H und A0E berechnet wird.
Wie in 4 dargestellt ist, wird, wenn ein Wert Ix jedes der A- und C-Phasen-Ströme Ia und Ic einer entsprechenden Statorwicklung bei der Drehungsposition des Rotors θr von 30 elektrischen Grad zugeführt wird, während ein Wert des B-Phasen-Stroms Ib null ist, die nichtlineare FEM-Analyse eines magnetischen Felds basierend auf den Bedingungen ausgeführt. Als ein Resultat der nichtlinearen FEM-Analyse eines magnetischen Felds wird die Zahl Ψ von Flusslecks φx zu jeder der A-, B- und C-Phasen-Statorwicklungen A0D, A0G, A0F, A0J, A0H und A0E als Ψ(I, θr) berechnet. Ein Bezugszeichen I stellt einen Stromparameter von Kombinationen zwischen den Werten der Drei-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic dar. Ein Bezugszeichen θr stellt einen Winkelparameter der Drehungsposition des Rotors dar. Ein Bezugszeichen (I, θr) stellt einen Abtastpunkt zwischen jedem der A-, B- und C-Phasen-Strömen und der Drehungsposition des Rotors dar.
Das heißt, die nichtlineare FEM-Analyse eines magnetischen Felds wird, während der Abtastpunkt (I, θr) geändert wird, wiederholt ausgeführt, sodass die Zahl Ψ(I, θr) von Flusslecks φx zu jeder Phasenstatorwicklung bei jedem Abtastpunkt (I, θr) und ein Drehmoment T(I, θr) bei jedem Abtastpunkt (I, θr) berechnet werden.
109 stellt schematisch die Zahl Ψ(I, θr) von Flusslecks φx zu jeder Phasenstatorwicklung bei jedem Abtastpunkt (I, θr) in einem Tabellenformat dar, die in der Datenbank DATEN gespeichert ist. In 109 stellt jede der Reihen einen Wert des Stromparameters I dar. Ein Wert In in einer Reihe stellt beispielsweise eine Kombination von Werten von Drei-Phasen-Strömen Ia, Ib und Ic dar. In 109 stellt jede der Spalten einen Wert des Winkelparameters θr dar. Ein Wert θm in einer Spalte stellt beispielsweise einen Wert der Drehungsposition dar, die dem Wert In entspricht.
Wenn In eine Kombination von Drei-Phasen-Strömen Ia, Ib und Ic ist, stellt ein Bezugszeichen Ψ(m, n) die Zahl Ψ(Ia, θm) von Flusslecks φx zu der A-Phasen-Sta torwicklung dar, die Zahl Ψ(Ib, θm) von Flusslecks φx zu der B-Phasen-Statorwicklung und die Zahl Ψ(Ic, θm) von Flusslecks φx zu der C-Phasen-Statorwicklung dar.
Da die Zahl Ψ(Ia, θm) von Flusslecks φx zu der A-Phasen-Statorwicklung durch „ψ(Ia, θm) = Nw × φa” gegeben ist, wobei Nw die Zahl von Windungen der A-Phasen-Statorwicklung darstellt, und φa das Flussleck zu der A-Phasen-Wicklung darstellt, kann das Flussleck φa zu der A-Phasen-Wicklung berechnet werden kann. Das Flussleck φb zu der B-Phasen-Wicklung und das Flussleck φc zu der C-Phasen-Wicklung können ähnlicherweise berechnet werden.
Das heißt, das Flussleck φa zu der A-Phasen-Wicklung, das Flussleck φb zu der B-Phasen-Wicklung und das Flussleck φc zu der C-Phasen-Wicklung bei jedem Abtastpunkt (I, θr) können in einem Tabellenformat anstelle oder zusätzlich zu der in 109 dargestellten Tabelle gespeichert sein.
Es sei bemerkt, wenn diskrete 10 Werte als typische Werte jedes der A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic bestimmt werden, alle Kombinationen der 10 Werte jedes der Drei-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic 1000 sind. Einige Kombinationen der 10 Werte der Drei-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic, die bei normalen Betriebsvorgängen des Reluktanzmotors nicht verwendet werden, können jedoch weggelassen sein.
Der Bereich des Winkelparameters θr ist innerhalb 0 bis 360 Grad. Die magnetischen Drei-Phasen-Schaltungen des Reluktanzmotors 110, der in 1B dargestellt ist, sind zueinander symmetrisch. Aus diesem Grund können tatsächlich verwendete Werte des Winkelparameters θr innerhalb von 0 bis 360 Grad in der Gesamtzahl der Werte von 0 bis 360 Grad als eine Hälfte, ein Drittel oder ein Sechstel der Gesamtzahl der Werte innerhalb von 0 bis 360 Grad weggelassen werden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann, da die Zahl Ψ(I, θr) von Flusslecks φx zu jeder Phasen-Statorwicklung bei jedem Abtastpunkt (I, θr) berechnet wird, die Zahl Ψ(Ik, θk) von Flusslecks φx zu jeder Phasen-Stator-Wicklung bei einem tatsächlichen Betriebspunkt (Ik, θk) in der Datenbank DATEN nicht gespeichert werden.
Vier Abtastpunkte (Ik – 1, θk – 1), (Ik + 1, θk – 1), (Ik – 1, θk + 1), und (Ik + 1, θk + 1), die zu dem tatsächlichen Betriebspunkt (Ik, θk) eng benachbart sind, sind somit ausgewählt, und die Zahl s(I, θr) von Flusslecks φx zu jeder Phasen-Stator-Wicklung bei jedem der vier Abtastpunkte (Ik – 1, θk – 1), (Ik + 1, θk – 1), (Ik – 1, θk + 1) und (Ik + 1, θk + 1) wird aus der Datenbank DATEN extrahiert.
Basierend auf den extrahierten vier Flussverkettungszahlen Ψ(Ik – 1, θk – 1), Ψ(Ik + 1, θk – 1), Ψ(Ik – 1, θk + 1) und Ψ(Ik + 1, θk + 1) wird dann die Zahl Ψ(Ik, θk) eines Flusslecks φx zu jeder Phasen-Stator-Wicklung bei dem tatsächlichen Betriebspunkt (Ik, θk) interpoliert.
Das Drehmoment T(Ik, θk) wird ähnlicherweise basierend auf vier Drehmomenten T(Ik – 1, θk – 1), T(Ik + 1, θk – 1), T(Ik – 1, θk + 1) und T(Ik + 1, θk + 1) interpoliert.
Als Nächstes ist eine Wandlung der Datenbank DATEN beschrieben.
Die Zahl Ψ(I, θr) eines Flusslecks φx zu jeder Phasen-Statorwicklung bei jedem Abtastpunkt (I, θr) und das Drehmoment T(I, θr), das auf dem Flussleck φx bei jedem Abtastpunkt (I, θr) basiert, werden in der Datenbank DATEN gespeichert.
Zu dieser Zeit berechnet der Strom-Spannungs-Rechner 59G basierend auf der Datenbank DATEN die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc und die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc, um dem befohlenen Drehmoment TC und der Drehungsposition θr zu genügen.
Während der Reluktanzmotor läuft, kann es jedoch schwierig sein, in Echtzeit die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc und die befohlenen A-, Bund C-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc basierend auf der Datenbank DATEN zu berechnen.
Um sich einer solchen Angelegenheit zu widmen, gibt es zwei Maßnahmen.
Als erste Maßnahme können Daten, die in der Datenbank DATEN gespeichert sind, in Daten gewandelt werden, die zulassen, dass der Strom-Spannungs-Rechner 59G ohne weiteres die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc und die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc berechnet.
110 stellt schematisch in einem Tabellenformat Daten P(TC, θr) bei jedem Abtastpunkt (TC, θr), die der Zahl Ψ(I, θr) von Flusslecks φx zu jeder Phasen-Statorwicklung zugeordnet sind, bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) dar. Die Stücke von Daten P(TC, θr) bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) werden in der Datenbank DATEN gespeichert.
Die Daten P(TC, θr) bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) lassen zu, dass der Strom-Spannungs-Rechner 59G ohne weiteres die befohlenen Drei-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc und die befohlenen Drei-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc berechnet.
In 110 stellt jede der Reihen einen Wert des Drehmomentparameters TC dar. Ein Wert Tn in einer Reihe stellt beispielsweise einen Wert des befohlenen Drehmoments TC dar. In 110 stellt jede der Spalten einen Wert des Winkelparameters θr dar. Ein Wert θm in einer Spalte stellt beispielsweise einen Wert der Drehungsposition, der dem Wert Tn entspricht, dar.
Da die Daten P(TC, θr) bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) berechnet werden, müssen die Daten P(TC, θr) bei einem tatsächlichen Betriebspunkt (TCk, θk) nicht in der Datenbank DATEN gespeichert werden.
Vier Abtastpunkte (TCk – 1, θ – 1), (TCk + 1, θk - 1), (TCk – 1, θk + 1) und (TCk + 1, θk + 1), die eng benachbart zu dem tatsächlichen Betriebspunkt (TCk, θk) sind, werden somit ausgewählt, und die Daten P(TC, θr) bei jedem der vier Abtastpunkte (TCk – 1, θk – 1), (TCk + 1, θk – 1), (TCk – 1, θk + 1) und (TCk + 1, θk + 1) werden aus der Datenbank DATEN extrahiert.
Basierend auf den extrahierten vier Stücken von Daten P(TCk – 1, θk – 1), P(TCk + 1, θk – 1), P(TCk – 1, θk + 1) und P(TCk + 1, θk + 1) werden die Daten P(TCk, θk) bei dem tatsächlichen Betriebspunkt ((Ik, θk) interpoliert. Basierend auf den Daten P (TCk, θk) bei einem tatsächlichen Betriebspunkt (Ik, θr) können die befohlenen Drei-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc und die befohlenen Drei-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc berechnet werden.
Wie die Daten P(TC, θr) bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) kann jedes der verschiedenen Stücke von Daten in der Datenbank DATEN gespeichert werden.
Informationen der befohlenen Drei-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc lassen zu, dass ein Drehmoment T(I, θr) bei der Drehungsposition θr erhalten wird. Um zusätzlich die befohlenen Drei-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc zu berechnen, werden Information einer Flussverkettungszahländerungsrate dΨ/dθr bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) in der Datenbank DATEN als die Daten P(TC, θr) bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) gespeichert.
Wenn in diesem Fall die befohlenen Drei-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc bei einem tatsächlichen Betriebspunkt (TCk, θk) berechnet werden, werden vier Abtastpunkte (TCk – 1, θk – 1), (TCk + 1, θk – 1), (TCk – 1, θk + 1) und (TCk + 1, θk + 1), die zu dem tatsächlichen Betriebspunkt (TCk, θk) eng beabstandet sind, ausgewählt, und die Flussverkettungszahländerungsrate dΨ/dθr bei jedem der vier Abtastpunkte (TCk – 1, θk – 1), (TCk + 1, θk – 1), (TCk – 1, θk + 1) und (TCk + 1, θk + 1) wird aus der Datenbank DATEN extrahiert.
Dann wird die Flussverkettungszahländerungsrate dΨ/dθr bei dem tatsächlichen Betriebspunkt (TCk, θk) basierend auf den extrahierten vier Flussverkettungszahländerungsraten dΨ/dθr(TCk – 1, θk – 1), dΨ/dθr(TCk + 1, θk – 1), dΨ/dθr(TCk – 1, θk + 1) und dΨ/dθr(TCk + 1, θk + 1) interpoliert.
Gemäß der Gleichung (4) lässt danach das Multiplizieren der Flussverkettungszahländerungsrate dΨ/dθr(TCk, θk) mit der Drehungsgeschwindigkeit ωr zu, dass die befohlenen Drei-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc bei dem tatsächlichen Betriebspunkt (TCk, θk) ohne weiteres berechnet werden.
Es sei bemerkt, dass, da die Zahl Ψ(I, θm) von Flussverkettungen durch „Ψ(I, θm) = Nw × φ(I, θm)” gegeben ist (siehe Gleichung (4)), Informationen der Flussverkettungsänderungsrate dΨ/dθr bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) als die Daten P(TC, θr) bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) gespeichert werden können.
Als die zweite Maßnahme können befohlene Drei-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) in der Datenbank DATEN als die Daten P (TC, θr) bei jedem Abtastpunkt (TC, θr) direkt gespeichert werden. Basierend auf den befohlenen Drei-Phasen-Spannungswerten Vfa, Vfb und Vfc bei jedem der Abtastpunkte (TCk – 1, θk – 1), (TCk + 1, θk – 1), (TCk – 1, θk + 1) und (TCk + 1, θk + 1) können befohlene Drei-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc bei einem tatsächlichen Betriebspunkt (TC, θr) interpoliert werden.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird das Drehmoment T(I, θr) bei jedem Abtastpunkt (I, θr) durch wiederholtes Ausführen der nichtlinearen FEM-Analyse eines magnetischen Felds berechnet. Das Drehmoment T(I, θr), das auf der nichtlinearen FEM-Analyse eines magnetischen Felds basiert, ist jedoch eng an die Gleichung (10) oder (15) angeglichen. Das Drehmoment T(I, θr) bei jedem Abtastpunkt (I, θr) kann somit unter Verwendung der Zahl Ψ(I, θr) bei jedem Abtastpunkt (I, θr) gemäß der Gleichung (10) oder (15) berechnet werden.
Selbst wenn genauer gesagt die Drehmomentcharakteristiken von Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in dem nichtlinearen Betriebsbereich As erreicht werden, in dem das weichmagnetische Material von jedem der ausgeprägten Pole des Rotors und das eines entsprechenden der Zähne des Stators magnetisch gesättigt sind, werden Fehler innerhalb eines sehr niedrigen Pegels gehalten. Selbst wenn somit eine Mehrzahl von Permanentmagneten in einigen Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingebaut sind, ist es möglich, physikalische Größen, wie zum Beispiel das Drehmoment T(I, θr) bei jedem Abtastpunkt (I, θr) mit einer geringen Beachtung der Permanentmagnete zu berechnen. Dies liegt daran, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel die physikalischen Größen, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel gehandhabt werden, basierend auf lediglich physikalischen Grundgrößen, wie zum Beispiel einer Spannung, einem Strom, einem magnetischen Fluss, der Zahl von Umdrehungen und dergleichen, berechnet werden können.
Induktivitätsmotoren und Transformatoren wurden im Vorhergehenden unter Verwendung von Induktivitäten L modelliert. Diese Induktionsmaschinen wurden in ihren magnetisch linearen Regionen nahe 1,6 [T) verwendet, sodass es selbst dann ein kleines Problem gibt, wenn die Werte der Induktivitäten L als Proportionalkonstante als konstante Werte betrachtet werden.
In letzter Zeit werden jedoch elektrische Vorrichtungen als mit einer variablen Frequenz gesteuerte Vorrichtungen entworfen, und um den Erfordernissen einer niedrigen Größe und einer Aufwandseinsparung zu genügen, werden dieselben oftmals in ihren magnetisch nichtlinearen Regionen nahe einer Flusssättigungsregion verwendet.
Bei Motoren, die in ihren magnetisch nichtlinearen Regionen verwendet werden, ändern sich ihre Induktivitäten L breit.
Bei einem elektromagnetischen Grundmodell von Motoren, wie es in 108 dargestellt ist, haben eine Eingangsspannung V, ein Eingangsstrom I, eine Drehungsgeschwindigkeit ωr, die Zahl Ψ von Flussverkettungen und Flussverkettungen φ Beziehungen, die durch die folgenden Gleichungen (28) und (29) dargestellt sind: V = L × (dI/dt) = Nw × (dφ/dt) (28) L × I = Nw × (dφ/dt) (29)wobei dI/dt die Zeitrate einer Änderung des Eingangsstroms darstellt, und dφ/dt die Zeitrate einer Änderung der Flussverkettung φ darstellt.
Wenn jedoch elektrische Vorrichtungen in ihren magnetisch nichtlinearen Regionen verwendet werden, dienen die Induktivitäten L nicht als eine Proportionalkonstante.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, lassen die Steuerungsverfahren, die die Zahl von Flussverkettungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das im Vorhergehenden dargelegt ist, verwenden, zu, dass Reluktanzmotoren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel konsistent entworfen und gesteuert werden.
Die Gültigkeit der Steuerungsverfahren, die die Zahl von Flussverkettungen verwenden, wurde durch den Erfinder der vorliegenden Anmeldung und dergleichen berichtet in "Inductance Calculation and New Modeling of a Synchronous Reluctance Motor Using Flux Linkage " IEEJ Transactions an Industry Applications, Februar 2007, Nr. 2, S. 158–166".
Das Dokument offenbart, dass geeignete Drehmomente aus der Zahl von Flussverkettungen in nichtlinearen magnetisch gesättigten Regionen berechnet werden können, und dass geeignete Drehmomente basierend auf der Zahl von Flussverkettungen in Motoren mit Rotoren mit eingebauten Permanentmagneten ohne Betrachtung der Permanentmagnete berechnet werden können. Das Dokument offenbart ferner, dass die Spannung über jede Statorwicklung aus der Zahl von Flussverkettungen berechnet werden kann.
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein Reluktanzmotor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 103 und 104 beschrieben.
Zwischen dem Reluktanzmotor 110A und dem Reluktanzmotor 770 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnliche Elemente, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
(a), (b), (c) und (d) von 103 stellen schematisch ein Beispiel der Struktur des Reluktanzmotors 770 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar.
Im Vergleich zu der Struktur des Motors 110A, der in 9 dargestellt ist, besteht der Reluktanzmotor aus dem Stator 11F und einem Stator J61.
Der Rotor J61 ist wie der Rotor 11E als ein Rotor mit zwei ausgeprägten Polen entworfen.
Der zwischen dem Rotor J61 und dem Rotor 11E unterschiedliche Punkte besteht darin, dass die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels jedes der ausgeprägten Pole des Rotors J61 auf 75 elektrische Grad eingestellt ist. Es sei bemerkt, dass die Umfangsbreite jedes Statorpols des Stators 11F auf 40 elektrische Grad eingestellt ist, und dass die Umfangsbreite des innersten offenen Endes jedes Schlitzes auf 20 elektrische Grad eingestellt ist.
Eine Steuerungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine Steuerungsvorrichtung CC oder CC1, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann verwendet sein, um den Reluktanzmotor 770 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zu steuern.
Ein Verfahren zum Steuern des Reluktanzmotors 770, während Vibrationen und Geräusche auf einem niedrigen Pegel gehalten werden, ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Wenn der Rotor J61 in der CCW in der Reihenfolge (a), (b), (c) und (d) von 103 gedreht wird, ist eine Beziehung zwischen jedem Phasenstrom Ia, Ib und Ic, die den Drei-Phasen-Spulen zuzuführen sind, Drehmomenten Ta, Tb und Tc, die durch die erregten Statorspulen erzeugt werden, und einer radial anziehenden Kraft FSR im Folgenden beschrieben.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors J61, die 30 Grad ist (siehe (a) von 103), wird der A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung 111 positiv zu fließen und um durch die negative A-Phasen-Wicklung 114 negativ zu fließen.
Der C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung 115 positiv zu fließen und durch die negative C-Phasen-Wicklung 112 negativ zu fließen. Es wird kein Strom zugeführt, um durch die B-Phasen-Spule zu fließen. Der A-Phasen-Strom Ia ist hinsichtlich des Pegels zu dem C-Phasen-Strom Ic identisch.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn 11A zu dem Zahn 117 einen magnetischen Fluss J62. Basierend auf dem induzierten magnetischen Fluss J62 wird in der CCW ein Drehmoment Ta erzeugt.
Zu dieser Zeit wirkt basierend auf dem magnetischen Fluss J62 zwischen dem Zahn 11A und einem ausgeprägten Pol des Rotors 11E und zwischen dem Zahn 117 und dem anderen ausgeprägten Pol eine radial anziehende Kraft FSR. Es werden keine magnetischen Flüsse in einer Richtung, die durch die Statorpole 11C und 119 geht, erzeugt, da die magnetomotorische Kraft, die auf dem Strom Ia basiert, und dieselbe, die auf dem Strom Ic basiert, aufgehoben werden.
Die Drei-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic und die bei der Drehungsposition θr des Rotors J61 erzeugten Drehmomente sind in 104 dargestellt.
Wenn der Rotor 11E zu der Drehungsposition θr von 50 Grad (siehe (b) von 103) hochgedreht wird, wird eine C-Phasen-Stromkomponente Ic2 zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung 115 positiv zu fließen und durch die negative C-Phasen-Wicklung 112 negativ zu fließen. Eine B-Phasen-Stromkomponente Ib2 wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung 113 positiv zu fließen und durch die negative B-Phasen-Wicklung 116 negativ zu fließen. Die C-Phasen- Stromkomponente Ic2 ist hinsichtlich des Pegels identisch zu der B-Phasen-Stromkomponente Ib2.
Die C-Phasen-Stromkomponente Ic2, die durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, und die B-Phasen-Stromkomponente Ib2, die durch die B-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn 118 zu dem Zahn 11B einen magnetischen Fluss J63. Basierend auf dem induzierten magnetischen Fluss J63 wird in der CCW ein Drehmoment Tb erzeugt.
Zu dieser Zeit wird, wenn Komponenten des A-Phasen-Stroms Ia und des C-Phasen-Stroms Ic, die dazu beitragen, den magnetischen Fluss J62 zu erzeugen, null sind, der magnetische Fluss J62 auf den magnetischen Fluss J63 rasch geändert, sodass die radial anziehende Kraft FSR rasch reduziert wird. Dies kann verursachen, dass der Stator 11F und der Rotor 11E vibrieren.
Um sich solchen Vibrationen zu widmen, wird die folgende Messung verwendet.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors von 50 Grad (siehe (b) von 103) ist jeder der Statorpole 117 und 11A im Wesentlichen einem entsprechenden der ausgeprägten Pole des Rotors 11E direkt zugewandt. Bei der relativen Anordnung zwischen dem Stator 11F und dem Rotor 11E erzeugt der magnetische Fluss J62 in der CCW oder CW kein Drehmoment. Der Bereich der Drehungsposition des Rotors 11E von 50 Grad (siehe (b) von 103) zu 92 Grad (siege (d) von 103) verursacht, dass der magnetische Fluss J62 nicht so viel zu der Erzeugung eines Drehmoments in der CCW oder CW beiträgt.
Die Steuerungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist entworfen, um dieses Merkmal zu verwenden. Währen der Rotor 11EE genauer gesagt von seiner Drehungsposition θr von 50 Grad zu der von 90 Grad gedreht wird, führt die Steuerungsvorrichtung den A-Phasen-Wicklungen 111 und 114 eine A-Phasen-Stromkomponente Ia1 zu, und den C-Phasen-Wicklungen 135 und 132 eine C-Phasen-Strom komponente Ic1 zu. Die A-Phasen-Stromkomponente Ia1 ist hinsichtlich des Pegels identisch zu der C-Phasen-Stromkomponente Ic1.
Zu dieser Zeit sind die A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic durch die folgenden Gleichungen (30), (31) und (32) dargestellt: Ia = Ia1 (30) Ib = Ib2 (31) Ic = Ic1 + Ic2 (32)
Dies lässt zu, dass der magnetische Fluss J63 und der magnetische Fluss J62 erzeugt werden. Es ist somit möglich, das Drehmoment Tc basierend auf dem magnetischen Fluss J63 in der CCW zu erzeugen, während eine Menge des magnetischen Flusses J62, die erforderlich ist, um zu verhindern, dass die radial anziehende Kraft FSR rasch abfällt, beibehalten wird.
Zu dieser Zeit sind die meisten magnetischen Flüsse zu jedem Statorpol 11C und 119 ungerichtet, da die folgende Gleichung (33) aufgestellt ist: Ia + Ib + Ic = Ia1 + Ib2 = (Ic1 + Ic2) = 0 (33)
Dies liegt daran, dass die Stromkomponenten Ia1 und Ic1 einander gleich sind, und die Stromkomponenten Ib2 und Ic2 einander gleich sind.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors von 75 Grad (siehe (c) von 103) ist die gleiche Situation in (b) von 103 eingerichtet, jeder der ausgeprägten Pole des Rotors 11E ist jedoch von einem entsprechenden der Statorpole 117 und 11A allmählich weg.
Die Steuerungsvorrichtung reduziert somit allmählich die A-Phasen-Stromkomponente Ia1 zu den A-Phasen-Wicklungen 111 und 114 und die C-Phasen-Stromkom ponente Ic1 zu den C-Phasen-Wicklungen 135 und 132, um dadurch die Menge des magnetischen Flusses J62 allmählich zu reduzieren. Die Steuerungsvorrichtung führt gleichzeitig die C- und B-Phasen-Stromkomponenten Ic2 und Ib2 den C- und B-Phasen-Wicklungen kontinuierlich zu, um dadurch das Drehmoment Tc in der CCW kontinuierlich beizubehalten.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors von 90 Grad (siehe (d) von 103) führt, da der magnetische Fluss J62 damit startet, zu der Erzeugung eines Drehmoments beizutragen, die Steuerungsvorrichtung keine Stromkomponenten Ia1 und Ic1 den A- bzw. C-Phasen-Wicklungen zu. Die Steuerungsvorrichtung führt gleichzeitig die C- und B-Phasen-Stromkomponenten Ic2 und Ib2 den C- und B-Phasen-Wicklungen kontinuierlich zu, um dadurch das Drehmoment Tc in der CCW kontinuierlich beizubehalten.
Es sei bemerkt, dass bei der Drehungsposition θr des Rotors von 90 Grad (siehe (d) von 103), wenn ein Drehmoment T3 in der CCW gewünscht ist, die Steuerungsvorrichtung die C- und C-Phasen-Stromkomponenten Ic2 und Ib2 erhöhen kann, um ein durch die Stromkomponenten Ic2 und Ib2 erzeugtes Drehmoment von dem Drehmoment T3 zu einem Drehmoment T5 zu erhöhen, während die Zufuhr der A- und der C-Phasen-Stromkomponenten Ia1 und Ic1 jeweils mit einem sehr niedrigen Pegel beibehalten wird, um in der CW ein winziges Drehmoment T4 zu erzeugen. Dies lässt in der CCW die Erhöhung eines Drehmoments von dem Wert T3 zu dem Wert T5, um das Drehmoment T4 in der CW zu kompensieren, zu.
Pegel der A-, B- und C-Phasen-Stromkomponenten genügen nicht notwendigerweise den Gleichungen (30) bis (32), daher können die Pegel der A-, B- und C-Phasen-Stromkomponenten leicht geändert werden, solange ein gewünschtes Drehmoment T3 in der CCW erzeugt wird, wobei die radial anziehende Kraft allmählich geändert wird.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors von 50 Grad (siehe (b) von 103) oder 75 Grad (siehe (c) von 103) kann beispielsweise die Steuerungsvorrichtung den Pegel der C-Phasen-Stromkomponente Ic2 mehr als der B-Phasen-Stromkomponente Ib2 erhöhen. Die Erhöhung der Stromkomponente Ic2 behält den magnetischen Fluss bei, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird, während die rasche Änderung der radial anziehenden Kraft beschränkt wird. Dieses Verfahren lässt zu, dass keine A-Phasen-Stromkomponenten durch die A-Phasen-Wicklungen fließen.
Vibrationen und Geräusche in einem Motor können als Funktionen von Resonanzfrequenzen des Motors und seinen peripheren Komponenten erscheinen. Es ist somit vorzuziehen, dass eine Erhöhung und Verringerung der radial anziehenden Kraft als eine Funktion der Zeit gesteuert wird. Die Wellenform jedes Phasenstroms hinsichtlich der Drehungsposition θr des Rotors wird somit abhängig von der Drehungsposition des Rotors 11E geändert.
Die in (d) von 103 dargestellte Situation ist identisch zu einer Situation, die durch Drehen der Situation, die in (a) von 3 dargestellt ist, in der CCW um 60 Grad erhalten wird. Diese in (a) bis (d) von 103 dargestellten Betriebsvorgänge werden somit über einen Zyklus von 60 Grad wiederholt, um dadurch den Rotor 11E kontinuierlich zu drehen. Da somit die radial anziehende Kraft allmählich während der Drehung des Rotors 11E mit jedem Zyklus von 60 Grad reduziert wird, ist es möglich, die Vibrationen und Geräusche in dem Motor 770 zu reduzieren. Es sei bemerkt, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel einige Phasenstromkomponenten, die hinsichtlich einer Drehmomenterzeugung nicht verwendet werden, zugeführt werden, um durch die entsprechenden Statorwicklungen zu fließen. Aus diesem Grund können die Pegel der Drei-Phasen-Stromkomponenten angesichts des Gleichgewichts zwischen der Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen und der Erhöhung der Motoreffizienz angepasst werden.
Es sei bemerkt, dass bei dem in 103 und 104 dargestellten Steuerungsverfahren Drehmomentwelligkeiten in dem kontinuierlichen Drehmoment Tm (siehe (G) von 104) erscheinen. Das in 66 dargestellte Abschrägen oder eine andere Maßnahme können solche Drehmomentwelligkeiten reduzieren.
Drittes Ausführungsbeispiel
Ein Reluktanzmotor gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf 105 und 106 beschrieben.
Zwischen dem Reluktanzmotor 110 und dem Reluktanzmotor 780 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ähnliche Elemente, denen gleiche Bezugszeichen zugewiesen sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
(a), (b), (c) und (d) von 105 stellen ein Beispiel der Struktur des Reluktanzmotors 780 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dar.
Im Vergleich zu der in 1B dargestellten Struktur des Motors 110 besteht der Reluktanzmotor aus dem Stator 4 und einem Rotor 2X.
Der Rotor 2X ist wie der Rotor 2 als ein Rotor mit vier ausgeprägten Polen entworfen.
Der zwischen dem Rotor 2X und dem Rotor 2 unterschiedliche Punkt besteht darin, dass die Umfangsbreite Hm eines elektrischen Winkels jedes der ausgeprägten Pole des Rotors 2X auf 45 elektrische Grad eingestellt ist.
Eine Steuerungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine Steuerungsvorrichtung CC oder CC1, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann verwendet sein, um den Reluktanzmotor 780 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zu steuern.
Ein Verfahren zum Steuern des Reluktanzmotors 780, während Vibrationen und Geräusche auf einem niedrigen Pegel gehalten werden, ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Wenn der Rotor 2X in der CCW in der Reihenfolge von (a), (b), (c) und (d) von 105 gedreht wird, ist eine Beziehung zwischen jedem Phasenstrom Ia, Ib und Ic, der den Drei-Phasen-Spulen zuzuführen ist, Drehmomenten Ta, Tb und Tc, die durch die erregten Statorspulen zu erzeugen sind, und einer radial anziehenden Kraft FSR im Folgenden beschrieben.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors 2X, die 30 Grad (siehe (a) von 105) ist, wird der A-Phasen-Strom Ia zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0B positiv zu fließen und durch die negative A-Phasen-Wicklung A0G negativ zu fließen.
Der C-Phasen-Strom Ic wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive C-Phasen-Wicklung A0H positiv zu fließen und durch die negative C-Phasen-Wicklung A0E negativ zu fließen. Es wird kein Strom zugeführt, um durch die B-Phasen-Spule zu fließen. Der A-Phasen-Strom Ia ist hinsichtlich des Pegels identisch zu dem C-Phasen-Strom Ic.
Der A-Phasen-Strom Ia, der durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, und der C-Phasen-Strom Ic, der durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn A04 zu dem Zahn A01 einen magnetischen Fluss K12. Basierend auf dem induzierten magnetischen Fluss K12 wird ein Drehmoment Ta in der CCW erzeugt.
Zu dieser Zeit wirkt eine radial anziehende Kraft FSR, die auf dem magnetischen Fluss K12 basiert, zwischen dem Zahn A01 und einem ausgeprägten Pol des Rotors 2X und zwischen dem Zahn A04 und dem anderen gegenüberliegenden ausgeprägten Pol. Es werden keine magnetischen Flüsse in einer Richtung erzeugt, die durch die Statorpole A06 und A03 geht, da die magnetomotorische Kraft, die auf dem Strom Ia basiert, und die, die auf dem Strom Ic basiert, aufgehoben werden.
Die Drei-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic und die bei der Drehungsposition θr des Rotors 2X erzeugten Drehmomente sind in 106 dargestellt.
Wenn der Rotor 2X hoch zu der Drehungsposition θr von 45 Grad (siehe (b) von 105) gedreht wird, wird eine A-Phasen-Stromkomponente Ia3 zugeführt, um durch die positive A-Phasen-Wicklung A0B positiv zu fließen und durch die negative A-Pha sen-Wicklung A0G negativ zu fließen. Eine B-Phasen-Stromkomponente Ib3 wird gleichzeitig zugeführt, um durch die positive B-Phasen-Wicklung AF positiv zu fließen und durch die negative B-Phasen-Wicklung A0J negativ zu fließen. Die A-Phasen-Stromkomponente Ia3 ist hinsichtlich des Pegels identisch zu der B-Phasen-Stromkomponente Ib3.
Die A-Phasen-Stromkomponente Ia3, die durch die A-Phasen-Wicklungen fließt, und die B-Phasen-Stromkomponente Ib3, die durch die B-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn A06 zu dem Zahn A03 einen magnetischen Fluss K13. Basierend auf dem induzierten magnetischen Fluss K13 wird ein Drehmoment Tb in der CCW erzeugt.
Zu dieser Zeit wird, wenn Komponenten des A-Phasen-Stroms Ia und des C-Phasen-Stroms Ic, die dazu beitragen, den magnetischen Fluss K12 zu erzeugen, null sind, der magnetische Fluss K12 zu dem magnetischen Fluss K13 rasch geändert, sodass die radial anziehende Kraft FSR rasch reduziert wird. Dies kann verursachen, dass der Stator 4 und der Rotor 2X vibrieren.
Um sich solchen Vibrationen zu widmen, wird die folgende Maßnahme verwendet.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors von 45 Grad (siehe (b) von 105) ist jeder der Statorpole A01 und A04 im Wesentlichen direkt einem entsprechenden einen ausgeprägten Pol des Rotors 2X zugewandt. Bei der relativen Anordnung zwischen dem Stator 4 und dem Rotor 2X erzeugt der magnetische Fluss K12 in der CCW oder CW kein Drehmoment. Der Bereich der Drehungsposition des Rotors 2X von 45 Grad (siehe (b) von 105) zu 60 Grad (siehe (c) von 105) verursacht, dass der magnetische Fluss K2 nicht so viel in der CCW oder CW zu der Erzeugung eines Drehmoments beiträgt.
Die Steuerungsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist entworfen, um dieses Merkmal zu verwenden. Während der Rotor 2X aus seiner Drehungsposition θr von 45 Grad zu derselben von 60 Grad gedreht wird, führt genauer gesagt die Steuerungsvorrichtung den A-Phasen-Wicklungen A0D und A0G eine A-Phasen-Stromkomponente Ia4 und den C-Phasen-Wicklungen A0H und A0E eine C-Phasen-Stromkomponente Ic4 zu. Die A-Phasen-Stromkomponente Ia4 ist hinsichtlich des Pegels identisch zu der C-Phasen-Stromkomponente Ic4.
Zu dieser Zeit sind die A-, B- und C-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic durch die folgenden Gleichungen (33), (34) und (35) dargestellt: Ia = Ia3 + Ia4 (33) Ib = Ib3 (34) Ic = Ic4 (35)
Dies lässt zu, dass der magnetische Fluss K12 und der magnetische Fluss K13 erzeugt werden. Es ist somit möglich, das Drehmoment Tb basierend auf dem magnetischen Fluss K13 in der CCW zu erzeugen, während eine Menge des magnetischen Flusses K12, die erforderlich ist, um zu verhindern, dass die radial anziehende Kraft FSR rasch abfällt, beibehalten wird.
Zu dieser Zeit sind die meisten magnetischen Flüsse zu jedem Statorpol A02 und A05 ungerichtet, da die folgende Gleichung (36) aufgestellt ist: Ia – Ib – Ic = Ia3 + Ia4 – Ib3 – Ic4 = 0 (36)
Dies liegt daran, dass die Stromkomponenten Ia3 und Ib3 einander gleich sind, und die Stromkomponenten Ia4 und Ic4 einander gleich sind.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors von 60 Grad (siehe (c) von 105) ist die gleiche Situation in (b) von 103 eingerichtet, ein ausgeprägter Pol des Rotors 2X ist jedoch von einem entsprechenden Statorpol A01 oder A04 allmählich weg.
Die Steuerungsvorrichtung reduziert somit allmählich die A-Phasen-Stromkomponente Ia4 zu den A-Phasen-Wicklungen A0D und A0G und die C-Phasen-Stromkomponente Ic4 zu den C-Phasen-Wicklungen A0H und A0E, um dadurch die Menge des magnetischen Flusses K12 allmählich zu reduzieren. Die Steuerungsvorrichtung führt gleichzeitig die A- und B-Phasen-Stromkomponenten Ia3 und Ib3 den A- und B-Phasen-Wicklungen zu, um dadurch das Drehmoment Tb in der CCW kontinuierlich beizubehalten.
Bei der Drehungsposition des Rotors θr von 75 Grad (siehe (d) von 105) führt die Steuerungsvorrichtung den C-Phasen-Wicklungen A0H und A0E eine C-Phasen-Stromkomponente Ic5 und den B-Phasen-Wicklungen A0F und A0J eine B-Phasen-Stromkomponente Ib5 zu. Die C-Phasen-Stromkomponente Ic5 ist hinsichtlich des Pegels identisch zu der B-Phasen-Stromkomponente Ib5.
Die C-Phasen-Stromkomponente Ic5, die durch die C-Phasen-Wicklungen fließt, und die B-Phasen-Stromkomponente Ib5, die durch die B-Phasen-Wicklungen fließt, induzieren von dem Zahn A02 zu dem Zahn A05 einen magnetischen Fluss K11. Basierend auf dem induzierten magnetischen Fluss K11 wird in der CCW ein Drehmoment Tc erzeugt.
Bei der Drehungsposition θr des Rotors von 75 Grad trägt zusätzlich der magnetische Fluss K13 nicht so viel zu der Erzeugung eines Drehmoments in der CCW oder CW bei.
Die Steuerungsvorrichtung reduziert somit allmählich die A-Phasen-Stromkomponente Ia3 zu den A-Phasen-Wicklungen A0D und A0G und die B-Phasen-Stromkomponente Ib3 zu den B-Phasen-Wicklungen A0F und A0J, um dadurch die Menge des magnetischen Flusses K13 allmählich zu reduzieren, wobei die radial anziehende Kraft FSR allmählich reduziert wird. Die allmähliche Reduzierung der A- und B-Phasen-Stromkomponenten Ia3 und Ib3 setzt sich fort, sodass die A- und B-Phasen-Stromkomponenten Ia3 und Ib3 null werden, bis die Drehungsposition θr des Rotors 2X 90 Grad erreicht.
Diese in (a) bis (d) von 115 dargestellten Betriebsvorgänge werden wiederholt, während zu erregende Statorpole geschaltet werden, um den Rotor 2X dadurch kontinuierlich zu drehen. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel werden die Pegel von einigen Phasenstromkomponenten, um ein Drehmoment zu erzeugen, gemäß dem Betrag eines Lastdrehmoments bestimmt, und die verbleibenden Stromkomponenten werden bestimmt, um zu verhindern, dass die radial anziehende Kraft rasch geändert wird und mit peripheren Komponenten in Resonanz gebracht wird. Verschiedene Modifikationen können auf das in 105 und 106 dargestellte Steuerungsverfahren angewandt sein.
Ein Motortreibverfahren, das durch die ersten bis dritten Ausführungsbeispiele zum abwechselnden Schalten von ausgeprägten Polen eines Rotors zu verwenden ist, um ein Drehmoment zu erzeugen, um dadurch ein kontinuierliches Drehmoment zu erreichen, ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Das Verfahren ist beispielsweise auf einen Reluktanzmotor 110, der in 1B dargestellt ist, angewandt; dieser Reluktanzmotor 110 hat zwischen der Drehungsposition θr des Rotors, jedem dem Motor 110 zuzuführenden Phasenstrom und zu dadurch zu erzeugenden Drehmomenten eine Beziehung.
Das Verfahren kann durch die in 107 dargestellte Steuerungsvorrichtung ausgeführt werden.
Der Strom-Spannungs-Rechner 59G speichert gemäß der in 6 dargestellten Beziehung darin einen Steuerungsalgorithmus.
Wenn das befohlene Drehmoment Tc, die Drehungsposition θr und die Drehungsgeschwindigkeit ωr in den Strom-Spannungs-Rechner 59G eingegeben werden, führt genauer gesagt der Strom-Spannungs-Rechner 59G den Algorithmus aus, um dadurch die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc und die befohlenen A-, B- und C-Phasen-Spannungswerte Vfa, Vfb und Vfc basierend auf der in 6 dargestellten Beziehung zu berechnen.
Der Steuerungsalgorithmus für den in 1 dargestellten Reluktanzmotor 110 ist dadurch charakterisiert, dass ein Paar von ausgeprägten Rotorpolen, um ein Treibdrehmoment zu erzeugen, zu dem anderen Paar von ausgeprägten Rotorpolen abwechselnd geschaltet wird, um abhängig von der Drehungsposition θr des Rotors 2 ein Treibdrehmoment zu erzeugen.
Der Steuerungsalgorithmus für einen Reluktanzmotor gemäß einem der ersten bis dritten Ausführungsbeispiele ist genauer gesagt dadurch charakterisiert, um gemäß der Drehung des Rotors einige Statorpole auszuwählen, von denen jeder nahe einem entsprechenden ausgeprägten Rotorpol ist, und zwei Statorwicklungen, die zu jedem der ausgewählten Statorpole umfangsmäßig benachbart sind, zu erregen. Ein Drehmoment wird durch jeden ausgeprägten Rotorpol intermittierend erzeugt, die durch eine Mehrzahl von ausgeprägten Rotorpolen über den Rotor erzeugten Drehmomente werden jedoch als ein im Wesentlichen kontinuierliches Drehmoment aufgefasst.
Ein anderes Motortreibverfahren, das durch die ersten bis dritten Ausführungsbeispiele zu verwenden ist, ist als Nächstes im Folgenden beschrieben. Dieses Motortreibverfahren ist charakterisiert, um
ausgeprägte Pole eines Rotors abwechselnd zu schalten, um ein Drehmoment zu erzeugen, um dadurch während eines Bereichs von niedrigeren UpM ein kontinuierliches Drehmoment zu erreichen; und
während die UpM des Rotors über den Bereich von niedrigeren UpM erhöht werden, ein durch einen spezifischen ausgeprägten Rotorpol zu erzeugendes Drehmoment zu erhöhen, wobei ein durch einen anderen spezifischen ausgeprägten Pol zu erzeugendes Drehmoment reduziert wird.
Bei dem in 54 dargestellten Reluktanzmotor 708 ist beispielsweise der Rotor 340 mit dem ersten Paar von gegenüberliegenden ausgeprägten Hauptpolen 161 und dem zweiten Paar von gegenüberliegenden ausgeprägten Hilfspolen 162 versehen. Die Umfangsbreite jedes der ausgeprägten Hauptpole 161 ist breiter als dieselbe jedes der ausgeprägten Hilfspole 162.
Um durch den Reluktanzmotor 708 ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen, ist es notwendig, dass die Steuerungsvorrichtung jeden ausgeprägten Hauptpol und jeden ausgeprägten Hilfspol abwechselnd erregt, sodass jeder ausgeprägte Hauptpol und jeder ausgeprägte Hilfspol abwechselnd ein Drehmoment erzeugen.
Eine Beziehung zwischen der Drehungsposition θr des Rotors, jedem der Dreiphasen-Ströme Ia, Ib und Ic, die dem Motor 708 zuzuführen sind, und von Drehmomenten Ta, Tb und Tc, die dadurch zu erzeugen sind, ist in 57 dargestellt.
Während des Bereichs von niedrigeren UpM der Drehungsgeschwindigkeit des Rotors ist genauer gesagt das Motortreibverfahren charakterisiert, um gemäß der Drehung des Rotors einige Statorpole auszuwählen, von denen jeder nahe einem entsprechenden einen ausgeprägten Rotorpol ist, und um zwei Statorwicklungen, die zu jedem der ausgewählten Statorpole umfangsmäßig benachbart sind, zu erregen. Ein Drehmoment wird durch jeden ausgeprägten Rotorpol intermittierend erzeugt, die durch eine Mehrzahl von ausgeprägten Rotorpolen über den Rotor erzeugten Drehmomente werden als im Wesentlichen kontinuierliches Drehmoment aufgefasst.
Während die UpM des Rotors über den Bereich von niedrigeren UpM erhöht werden, ist das Motortreibverfahren charakterisiert, um
jedes Mal mindestens einen Statorpol auszuwählen, wenn der mindestens eine Statorpol nahe einem ausgeprägten Hauptrotorpol gemäß der Drehung des Rotors ist; und
die ausgewählten Statorpole einer nach dem andern nacheinander zu erregen, um dadurch magnetische Flüsse zu erzeugen, derart, dass eine Richtung von einem der erzeugten magnetischen Flüsse zu derselben eines im Vorhergehenden erzeugten magnetischen Flusses umgekehrt ist, um dadurch den einen ausgeprägten Hauptpol gemäß der Drehung des Rotors kontinuierlich zu ziehen. Dies erzeugt ein kontinuierliches Drehmoment, um den Rotor drehbar zu treiben.
Das heißt das Motortreibverfahren treibt den Reluktanzmotor 708 als ob derselbe als der in 9 dargestellte Reluktanzmotor 110A entworfen ist.
In 112 erzeugt ein alternatives Erregen der gegenüberliegenden ausgeprägten Hauptpole und der gegenüberliegenden ausgeprägten Hilfspole Drehmomente, während die Drehungsposition θr des Rotors innerhalb des Bereichs von 0 Grad bis 210 Grad ist.
Während die Drehungsposition θr des Rotors über 210 Grad ist, erzeugt das Erregen von lediglich einem ausgeprägten Hauptpol Drehmomente.
Eine Steuerung, die auf jeden Phasenstrom angewendet ist, kann von dem in 57 dargestellten entsprechenden Muster zu dem in 12 dargestellten entsprechenden Muster verschoben werden. Bei höheren UpM wird, selbst wenn Drehmomente mit Intervallen dazwischen intermittierend erzeugt werden, da die Intervalle zwischen den erzeugten Drehmomenten sehr kurz sind, der Rotor während jedes Intervalls leerlaufend gedreht. Es gibt somit beim Verwenden des Reluktanzmotors 708 keine Probleme.
113 stellt schematisch ein Beispiel des Verhältnisses der Zahl von Erregungen der ausgeprägten Hauptpole zu der Zahl von Erregungen der ausgeprägten Hilfspole dar.
Sowie die UpM des Rotors in der Reihe von N1, N2, N3, ... erhöht werden, wird die Zahl von Erregungen der ausgeprägten Hauptpole 161 in einer Reihe von R1, R2, R3, ... erhöht.
Sowie die UpM des Rotors in der Reihe von N1, N2, N3, ... erhöht werden, wird im Gegensatz dazu die Zahl von Erregungen der ausgeprägten Hilfspole 162 in der Reihe von R5, R6, R7, ... reduziert. Bei jedem der Werte N1, N2 und N3 der UpM wird basierend auf den erregten ausgeprägten Haupt- und Hilfspolen ein Durchschnittsdrehmoment erhalten. Das Verhältnis der Zahl von Erregungen der ausgeprägten Hauptpole zu der Zahl von Erregungen der ausgeprägten Hilfspole kann derart angepasst sein, dass bei den jeweiligen Werten N1, N2 und N3 der UpM die erhaltenen Durchschnittsdrehmomente im Wesentlichen zueinander ähnlich sind.
Ein Motortreibverfahren, das die Flussverkettung φ und die Zahl Ψ von Flusslecks φ verwendet und in 107, 108, 109 und 110 dargestellt ist, ist als Nächstes im Folgenden beschrieben.
Wie bei der in 107 dargestellten Steuerungsvorrichtung beschrieben oder in der Gleichung (2) dargestellt ist, ist eine Spannung über eine Statorwicklung hauptsächlich proportional zu der Zeitrate einer Änderung der Flussverkettungen (dφ/dt). Wie in der Gleichung (4) dargestellt ist, ist zusätzlich eine Spannung über eine Statorwicklung hauptsächlich zu dem Produkt einer Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr zu jeder Phasenwicklung mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors und der Drehungsgeschwindigkeit ωr proportional.
Die Flusslecks φ zu jeder Statorwicklung, die auf jeder der Mehrzahl von Kombinationen von Drei-Phasen-Strömen Ia, Ib und Ic basieren, werden im Gegensatz dazu durch die nichtlineare FEM-Analyse eines magnetischen Felds geeignet analysiert. Basierend auf den berechneten Daten von Flusslecks φ wird die Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr zu jeder Phasenwicklung mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors berechnet.
Dies resultiert darin, dass eine Spannung über jede Statorwicklung durch das Produkt der Zahl Nw von Windungen einer entsprechenden Statorwicklung und der Flussverkettungsänderungsrate dφ/dθr zu einer entsprechenden einen Phasen-Wicklung mit einer Änderung der Drehungsposition des Rotors gemäß der Gleichung (4) geeignet berechnet wird.
Jedes der Flusslecks φ und die Zahl Ψ der Flusslecks φ zu jeder Statorwicklung sind eine Funktion der Drehungsposition θr des Rotors und jedes der Drei-Phasen-Ströme Ia, Ib und Ic. Die Flusslecks φ und die Zahl Ψ der Flusslecks φ zu jeder Statorwicklung sind durch „φ(θr, Ia, Ib, Ic)” bzw. „Ψ(θr, Ia, Ib, Ic)” dargestellt.
Zu dieser Zeit ist, wenn die Drehungsposition des Rotors und jeder Phasenstrom (θr, Ia, Ib, Ic) von (θ1, A1, B1, C1) zu (θ2, A2, B2, C2) über eine kurze Zeitdauer Δt geändert werden, eine Spannung Vx über eine Statorwicklung durch die folgende Gleichung (37) dargestellt. Vx = Nwk × dφ/dt ≈ Nw × {φ (θ2, A2, B2, C2) – φ(θ1, A1, B1, C1)}/Δt (37)
Es sei bemerkt, dass θ2 durch Addieren von (Δt × ωr) zu θ1 berechnet wird. Der Wert jedes Phasenstroms ist ein Zielstromwert nach einem Verstreichen von Δt und kann aus der in 110 dargestellten Tabelle interpoliert werden.
Wie durch die Gleichung (28) dargestellt ist, ist ein maximaler Wert der Zeitrate einer Änderung des Eingangsstroms durch einen maximalen Wert einer Spannung, die an die eine Statorwicklung anzulegen ist, begrenzt. Da die Änderung des maximalen Werts von den derzeitigen Stromwerten (A1, B1, C1) begrenzt ist, sind die Stromwerte (A2, B2, C2) durch die Begrenzung begrenzt.
Die Spannung Vx, die durch die Gleichung (37) dargestellt ist, weist erste, zweite und dritte Komponenten auf. Diese ersten bis dritten Komponenten sind durch die Gleichung (28) dargestellt.
Die erste Komponente VX1 ist eine Komponente, während derer jeder Strom basierend auf der Änderung der Flussverkettungen φ gemäß der Drehung des Rotors konstant ist, was durch die Gleichungen (1) bis (15) dargestellt ist.
Die zweite Komponente VX2 ist eine Komponente, wenn die Stromwerte basierend auf der Änderung von Flussverkettungen φ gemäß der Drehung des Rotors von (A1, B1, C1) zu (A2, B2, D2) geändert werden. Die zweite Komponente VX2 ist durch die Gleichung (28) dargestellt, und die Induktivität L muss durch eine inkrementelle Induktivität Linc bei einem Betriebspunkt (A1, B1, C1) erhalten werden.
Die dritte Komponente VX3 ist eine Komponente, die auf der Zeitrate einer Änderung eines magnetischen Flusses φt zwischen den Statorpolen A02 und A05 bei der Drehungsposition θr des Rotors, die in 1B dargestellt ist, basiert. Bei der Drehungsposition θr des Rotors, die in 1B dargestellt ist, wird der magnetische Fluss A0P induziert, um in der CCW ein Drehmoment zu erzeugen. In dieser Situation wird, wenn der magnetische Fluss φt zwischen den Statorpolen A02 und A05 aufgrund von Abweichungen zwischen den A- und C-Phasen-Strömen Ia und Ic erzeugt wird, die dritte Komponente VX3 erzeugt.
Zusammenfassend kann eine Spannung über jede Statorwicklung gemäß der Gleichung (37) berechnet werden, wenn die Flussverkettungen φ bei jeder Drehungsposition θr des Rotors und bei einem Betriebspunkt der Drei-Phasen-Ströme, die verwendet werden, um den Motor zu steuern, erhalten werden. Es sei bemerkt, dass die zweite Komponente VX2 gemäß der Gleichung (28) berechnet werden kann, wenn die inkrementelle Induktivität bei dem Betriebspunkt der Drei-Phasen-Ströme, die verwendet werden, um den Motor zu steuern, erhalten wird.
Ein Stromwert und eine Spannung jeder Statorwicklung bei jedem Abtastpunkt (TC, θr, ωr), der einen Betriebsmodus eines Reluktanzmotors, der zu steuern ist, darstellt, können in einem Speicher als Strominformationen IJ für jede Phase und Spannungsinformationen VJ für jede Phase direkt gespeichert sein. Basierend auf den Strominformationen IJ und Spannungsinformationen VJ können bei einem Betriebs- Punkt, der verwendet wird, um den Reluktanzmotor zu steuern, optimale Stromwerte und Spannungen interpoliert werden. Das heißt eine Beziehung zwischen Strominformationen, Flussverkettungsinformationen und Drehmomentinformationen jeder Statorwicklung ist als Spannungsgleichungen jeder Statorwicklung dargestellt. Die Beziehung kann somit für jede Phase in die Strominformationen IJ und Spannungsinformationen VJ gewandelt und in einem Speicher gespeichert werden.
Gemäß der Gleichung (29) können die Flussverkettungen φ und die Zahl Ψ der Flussverkettungen φ durch einen nichtlinearen Wert der Induktivität L äquivalent ersetzt werden, und die Spannung und der Strom jeder Statorwicklung können durch die nichtlinearen Werte der Induktivität L gesteuert werden.
Eine Steuerungsvorrichtung als eine Modifikation der Struktur der in 107 dargestellten Steuerungsvorrichtung ist als Nächstes in 111 dargestellt. Der zwischen der in 111 dargestellten und der in 107 dargestellten Steuerungsvorrichtung unterschiedliche Punkt besteht darin, dass die in 111 dargestellte Steuerungsvorrichtung eine Drehmomentrückkopplungsfunktion aufweist.
Die in 111 dargestellte Steuerungsvorrichtung weist genauer gesagt anstelle des Strom-Spannungs-Rechners 59G einen Drehmomentschätzer J3C, einen Addierer J3E, einen Kompensator J3B und einen Strom-Spannungs-Rechner J3B auf.
Der Drehmomentschätzer J3C ist betriebsfähig, um die gemessenen A-Phasen-, B-Phasen- und C-Phasen-Werte Isa, Isb und Isc und die Drehungsposition θr zu empfangen und einen Drehmomentschätzungswert Ts zu berechnen. Eine Abweichung ΔT zwischen dem befohlenen Drehmoment T und dem Drehmomentschätzungswert Te wird durch den Addierer J3E berechnet.
Der Kompensator J3B ist betriebsfähig, um basierend auf der Abweichung ΔT einen drehmomentfehlerkorrigierten Wert Tcm einzustellen. Der Kompensator J3B errechnet beispielsweise unter Verwendung eines Proportionalgewinnterms und eines Integralgewinnterms eines Proportional-Integral-Rückkopplungsalgorithmus den dreh momentfehlerkorrigierten Wert Tcm. Der Kompensator J3B ist betriebsfähig, um zu dem Strom-Spannungs-Rechner J3D den drehmomentfehlerkorrigierten Wert Tcm auszugeben.
Der Strom-Spannungs-Rechner J3B ist zusätzlich zu den Funktionen des Strom-Spannungs-Rechners 59G betriebsfähig, um
den drehmomentfehlerkorrigierten Wert Tcm in einen korrigierten Spannungswert und einen korrigierten Stromwert zu wandeln;
zu jedem der berechneten A-, B- und C-Phasen-Vorwärtskopplungswerte Vfa, Vfb und Vfc den korrigierten Spannungswert zu addieren; und/oder
zu jedem der berechneten befohlenen A-, B- und C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc den korrigierten Stromwert zu addieren.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wäre es, selbst wenn eine Leistungszufuhrspannungsänderung aufgrund von beispielsweise einer Temperaturänderung und/oder Fehlern der Motorparameter, was im Vorhergehenden dargelegt ist, Fehler in einem Ausgangsdrehmoment verursacht, möglich,
die Drehmomentfehler zurückzukoppeln; und
basierend auf den Drehmomentfehlern die berechneten A-, B- und C-Phasen-Vorwärtskopplungswerte Vfa, Vfb und Vfc und/oder die berechneten befohlenen A-, Bund C-Phasen-Stromwerte Ica, Icb und Icc zu korrigieren.
Dies verbessert die Genauigkeit eines Steuerns des Reluktanzmotors durch die Steuerungsvorrichtung, was es möglich macht, eine Steuerung mit einer hohen Genauigkeit und einem hohen Ansprechen von Reluktanzmotoren auszuführen.
Bei den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen kann jeder der Rotoren als ein Flussbarrierenrotor entworfen sein.
114 stellt ein Beispiel der Struktur eines Reluktanzmotors (12S4R-Motors) schematisch dar.
Der 12S4R-Motor ist mit einem Zwölf-Pol-Stator und einem Vier-Pol-Rotor versehen.
Der Stator weist einen Statorkern auf. Der Statorkern besteht aus einem ringförmigen Rückjoch und zwölf Schlitzen 321, 322, 323, 324, 325, 326, 327, 328, 329, 32A, 32B und 32C, die mit gleichen Teilungen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind. Die gleich geteilten Schlitze liefern zwölf Zähne (Statorpole).
Der Stator weist ferner A-, B- und C-Phasen-Statorspulen auf. Wenn die A-Phasen-Spule in dem Statorkern in einer Wellenwicklung gebildet ist, sind die positiven Wicklungen der A-Phasen-Spule in den Schlitzen 321 bzw. 32A angeordnet, und die negativen Wicklungen der A-Phasen-Spule sind in den Schlitzen 324 bzw. 32A angeordnet.
Wenn die B-Phasen-Spule in dem Statorkern in der Wellenwicklung gebildet ist, sind die positiven Wicklungen der B-Phasen-Spule in den Schlitzen 323 bzw. 329 angeordnet, und die negativen Wicklungen der B-Phasen-Spule sind in den Schlitzen 326 bzw. 32C angeordnet.
Wenn die B-Phasen-Spule in dem Statorkern in der Wellenwicklung gebildet ist, sind die positiven Wicklungen der B-Phasen-Spule in den Schlitzen 323 bzw. 329 angeordnet, und die negativen Wicklungen der B-Phasen-Spule sind in den Schlitzen 326 bzw. 32C angeordnet.
Wenn die C-Phasen-Spule in dem Statorkern in der Wellenwicklung gebildet ist, sind die positiven Wicklungen der C-Phasen-Spule in den Schlitzen 325 bzw. 32B an geordnet, und die negativen Wicklungen der C-Phasen-Spule sind in den Schlitzen 328 bzw. 322 angeordnet.
Der Rotor besteht aus einem Rotorkern eines weichmagnetischen Materials mit vier ausgeprägten Polen 621, die mit gleichen Teilungen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind. Der Rotorkern ist derart angeordnet, dass sein äußerer Umfang dem inneren Umfang des Stators mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt.
Der Rotor besteht ferner aus vier Sehnenflussbarrieren 32D, 32E, 32F und 32G, die in Schlitzen durch beispielsweise Pressbearbeiten ausgestanzt werden. Die vier Flussbarrieren 32D, 32E, 32F und 32G sind hinsichtlich der axialen Richtung der Ausgangswelle 1 derart symmetrisch angeordnet, dass
jede der vier Flussbarrieren 32D, 32E, 32F und 32G von einer anderen benachbarten Flussbarriere umfangsmäßig beabstandet ist; und
sich beide Enden von jeder der Flussbarrieren 32D, 32E, 32F und 32G allmählich verschmälernd hin zu einem entsprechenden der ausgeprägten Pole 621 mit vorbestimmten dünnen Kanten derselben, die zwischen beiden Enden und der äußeren Peripherie zurückgelassen werden (siehe Pfeil 32K), erstrecken.
Die vier Flussbarrieren 32D, 32E, 32F und 32G liefern jeweils bis hoch zu den ausgeprägten Polen 621 vier magnetische Wege dazwischen. Die vier Flussbarrieren 32D, 32E, 32F und 32G erhöhen darin einen magnetischen Widerstand, um magnetische Flüsse zu separieren, und verhindern bei jeweiligen ausgeprägten Polen 621 vorgespannte magnetische Flüsse.
Betriebsvorgänge und Vorteile des 12S4R-Motors sind im Wesentlichen identisch zu dem in 1B dargestellten Reluktanzmotor 110.
115 ist eine Modifikation des in 114 dargestellten 12S4R-Motors.
Als ein zu dem in 114 dargestellten 12S4R-Motor unterschiedlicher Punkt besteht ein Rotor der Modifikation aus vier Gruppen von Sehnenflussbarrieren (632, 633), (634, 635), (636, 637) und (638, 639), die in Schlitzen durch beispielsweise Pressbearbeiten ausgestanzt sind. Die vier Gruppen von Sehnenflussbarrieren (632, 633), (634, 635), (636, 637) und (638, 639) sind hinsichtlich der axialen Richtung der Ausgangswelle 1 derart symmetrisch angeordnet, dass
jede der vier Gruppen der Flussbarrieren (632, 633), (634, 635), (636, 637) und (638, 639) von einer anderen Gruppe umfangsmäßig beabstandet ist;
die Flussbarrieren von jeder von vier Gruppen in einer entsprechenden radialen Richtung des Rotorkerns mit Intervallen dazwischen ausgerichtet sind; und
sich beide Enden jeder Flussbarriere der vier Gruppen allmählich verschmälernd hin zu einem entsprechenden der ausgeprägten Pole 621 erstrecken, wobei vorbestimmte dünne Kanten derselben zwischen beiden Enden und der äußeren Peripherie zurückgelassen werden (siehe Pfeil 63A).
Die Umfangsbreite jedes ausgeprägten Pols 621 gemäß der Modifikation ist zusätzlich länger als dieselbe jedes ausgeprägten Pols 621 des in 114 dargestellten 12S4R-Motors.
Betriebsvorgänge und Vorteile des 12S4R-Motors sind im Wesentlichen identisch zu dem in 1B dargestellten Reluktanzmotor 110.
Bei jeder Flussbarriere kann eine magnetische Verbindung 631 eingefügt sein, um sich der Zentrifugalkraft zu widmen.
116 ist eine andere Modifikation des in 114 dargestellten 12S4R-Motors.
Als ein zu dem in 114 dargestellten 12S4R-Motor unterschiedlicher Punkt weist ein Rotor dieser Modifikation vier ausgeprägte Hilfspole 624 auf, die jeweils zwi schen einem entsprechenden umfangsmäßig benachbarten Paar von ausgeprägten Polen 621 angeordnet sind. Die Umfangsbreite jedes ausgeprägten Pols 621 ist länger als dieselbe jedes ausgeprägten Hilfspols 624. Auf die ausgeprägten Pole 621 ist als „ausgeprägte Hauptpole” Bezug genommen.
Merkmale der in 116 dargestellten Modifikation, die auf den ausgeprägten Hauptpolen 621 und den ausgeprägten Hilfspolen 624 basiert, sind im Wesentlichen identisch zu dem in 54 dargestellten Reluktanzmotor 708.
Als eine Modifikation des in 116 dargestellten Reluktanzmotors können vier Permanentmagnete 511, 512, 513 und 514 in den Schlitzen 32D, 32E, 32F bzw. 32G angeordnet sein, um ein durch den Reluktanzmotor zu erzeugendes Drehmoment zu erhöhen (siehe 117).
Ein Verfahren zum Erfassen der Drehungsposition θr des Rotors basierend auf der Induktivität eines Reluktanzmotors, jedes Phasenstroms und einer Spannung über jede Statorwicklung ist als Nächstes im Folgenden beschrieben. Dieses Verfahren wird „sensorfreies Positionserfassungsverfahren” oder „sensorfreies Geschwindigkeitserfassungsverfahren” genannt.
118 stellt schematisch Beziehungen zwischen Flussverkettungen φ mit jeder der A- und C-Phasen-Wicklungen eines Motormodells und jedem der A- und C-Phasen-Ströme Ia und Ic dar. Die Beziehungen wurden durch die nichtlineare FEM-Analyse eines magnetischen Felds erhalten, während ein Wert von jedem der A- und C-Phasen-Ströme Ia und Ic geändert wird, und die Drehungsposition θr des Rotors geändert wird. Das Motormodell hat eine zu der Struktur des in 54 oder 55 dargestellten Reluktanzmotors ähnliche Struktur.
Es sei bemerkt, dass das Motormodell vierzehn Statorpole hat, und die Umfangsbreite Hm jedes ausgeprägten Hauptpols 172 auf 40 elektrische Grad eingestellt ist. Die Umfangsbreite Hh jedes ausgeprägten Hilfspols 173 ist zusätzlich auf 20 elektrische Grad eingestellt.
Der Einfachheit wegen ist das Verfahren im Folgenden unter Verwendung des in 54 dargestellten Zwei-Pol-Motormodells und der charakteristischen Flussleck-gegen-Strom-Kurven, die in 114 dargestellt sind, beschrieben.
Wie durch die charakterischen Flussleck-gegen-Strom-Kurven dargestellt ist, werden die Flussverkettungen φ mit einer Erhöhung der Drehungsposition des Rotors von 0 Grad auf 50 Grad erhöht, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird. Die Flussverkettungen φ werden im Gegensatz dazu mit einer Erhöhung der Drehungsposition des Rotors von 50 Grad auf 100 Grad reduziert, sodass in der CW ein Drehmoment erzeugt wird.
Bei der Drehungsposition Θr des Rotors von 100 Grad ist jeder ausgeprägte Hilfspol 162 nahe einem entsprechenden der Statorpole 117 und 11A positioniert. Aus diesem Grund werden die Flussverkettungen φ mit einer Erhöhung der Drehungsposition des Rotors von 100 Grad auf 140 Grad erhöht, sodass in der CCW ein Drehmoment erzeugt wird. Die Flussverkettungen φ werden im Gegensatz dazu mit einer Erhöhung der Drehungsposition des Rotors von 140 Grad auf 180 Grad reduziert, sodass in der CW ein Drehmoment erzeugt wird.
Das heißt die charakteristischen Flussleck-gegen-Strom-Kurven, die in 118 dargestellt sind, sind im Wesentlichen zyklische Kurven.
Ein Strom, der jeder Phasenstatorwicklung zuzuführen ist, und ein erzeugtes Drehmoment haben zusätzlich eine Beziehung, die als die typische charakteristische Strom-Drehmoment-Kurve in 5 dargestellt ist, und sind durch die Gleichung (10) oder (15) ausgedruckt. Ein Drehmoment ist somit proportional zu dem Gradienten einer entsprechenden einen charakteristischen Kurve und einem entsprechenden Wert jedes der A- und C-Phasen-Ströme. Das heißt, die Gradienten der jeweiligen charakteristischen Kurven in einer gleichen Region eines niedrigen Stroms werden mit einer Erhöhung des Werts der A- und C-Phasen-Ströme erhöht.
Bei diesem Motormodell sind die charakteristischen Kurven, die erreicht werden, wenn die C- und B-Phasen-Ströme Ic und Ib zugeführt werden, um jeweils durch die C-Phasen-Wicklungen 115 und 112 und die B-Phasen-Wicklungen 113 und 116 zu fließen, hinsichtlich der Phase um 120 elektrische Grad zu den in 118 dargestellten charakteristischen Kurven verzögert. Die charakteristischen Kurven, die erreicht werden, wenn B- und A-Phasen-Ströme Ib und Ia zugeführt werden, um durch die B-Phasen-Wicklungen 113 und 116 bzw. die A-Phasen-Wicklungen 111 und 114 zu fließen, sind ähnlicherweise hinsichtlich der Phase um 240 elektrische Grad zu den in 118 dargestellten charakteristischen Kurve verzögert.
Die Zufuhr eines Gleichstroms mit einem voreingestellten Pegel zu jeder der Zwei-Phasen-Statorwicklungen in den Drei-Phasen-Statorwicklungen lässt somit zu, dass drei Typen von charakteristischen Kurven erhalten werden. Diese drei charakteristischen Kurven umfassen die in 118 dargestellten ersten charakteristischen Kurven, die hinsichtlich der Phase um 120 elektrische Grad zu den ersten charakteristischen Kurven verzögerten zweiten charakteristischen Kurven und die hinsichtlich der Phase um 240 elektrische Grad zu den ersten charakteristischen Kurven verzögerten dritten charakteristischen Kurven.
Eine charakteristische Kurve von jeder Induktivität La und Lc, die erreicht wird, wenn die A- und C-Phasen-Wicklungen durch einen Strom eines gleichen Pegels erregt werden, ist zusätzlich im Wesentlichen ähnlich zu den zyklischen charakteristischen Kurven, die in 118 dargestellt sind; diese charakteristischen Kurven von jeder Induktivität La und Lc sind in 119 als charakteristische A-C-Phasen-Kurve dargestellt. Die horizontale Achse stellt die Drehungsposition θr des Rotors dar.
Eine charakteristische Kurve von jeder der Induktivitäten Lc und Lb, die erreicht wird, wenn die C- und B-Phasen-Wicklungen durch einen Strom eines gleichen Pegels erregt werden, ist ähnlicherweise in 119 als charakteristische C-B-Phasen-Kurve dargestellt. Eine charakteristische Kurve von jeder der Induktivitäten Lb und La, die erreicht wird, wenn die B- und C-Phasen-Wicklungen durch einen Strom eines gleichen Pegels erregt werden, ist in 119 als charakteristische B-A-Phasen-Kurve dargestellt.
Diese charakteristischen A-C-Phasen-, C-B-Phasen- und B-A-Phasen-Kurven haben relative Phasenunterschiede von 60 elektrischen Grad dazwischen. Der Zyklus von jeder der A-C-Phasen-, C-B-Phasen- und B-A-Phasen-Kurven ist 180 elektrische Grad.
Die ersten bis dritten charakteristischen Kurven und die charakteristischen Induktivitätskurven, die in 119 dargestellt sind, sind einige von typischen charakteristischen Kurven des Motormodells, die erreicht werden, wenn Gleichströme eines gleichen Pegels gleichzeitig zugeführt werden, um durch zwei der Drei-Stator-Wicklungen zu fließen. Das heißt, es können andere charakteristische Kurven des Motormodells, die erreicht werden, wenn ein Gleichstrom zugeführt wird, um durch eine der Drei-Stator-Wicklungen zu fließen, und erreicht werden, wenn Gleichströme eines gleichen Pegels gleichzeitig zugeführt werden, um durch die Drei-Phasen-Stator-Wicklungen zu fließen, vorbereitet werden.
Mindestens eine dieser im Vorhergehenden vorbereiteten charakteristischen Kurven des Motormodells kann als Information verwendet sein, um die Drehungsposition θr des Rotors basierend auf einem Wert einer Spannung über jede Statorwicklung und einem Wert eines Gleichstroms, der derselben zuzuführen ist, zu schätzen.
Das Verhältnis einer Änderung jeder charakteristischen Induktivitätskurve, die in 119 dargestellt ist, hinsichtlich der Änderung der Drehungsposition θr des Rotors, das als dL/dθr” dargestellt ist, kann beispielsweise verwendet sein, um einen tatsächlichen Wert der Drehungsposition θr des Rotors zu spezifizieren. Gradienten jeder charakteristischen Induktivitätskurve, die in 119 dargestellt ist, können mit anderen Worten verwendet sein, um einen tatsächlichen Wert der Drehungsposition θr des Rotors zu spezifizieren.
Ein spezifisches Verfahren eines Schätzens eines tatsächlichen Werts der Drehungsposition θr des Rotors basierend auf den charakteristischen Induktivitätskurven, die in 119 dargestellt sind, ist im Folgenden beschrieben.
Induktivitäten der Drei-Phasen-Statorwicklungen bei einem gegebenen Wert der Drehungsposition θr des Rotors werden zuerst unter Verwendung eines im Vorhergehenden dargelegten Verfahrens gemessen. Ein Prüfen dieser gemessenen Induktivitäten mit den in 119 dargestellten charakteristischen Induktivitätskurven spezifiziert als Nächstes einen Wert der Drehungsposition θr des Rotors innerhalb eines Bereichs von 0 Grad bis 180 Grad. Es sei bemerkt, dass, wenn Werte der charakteristischen Induktivitätskurven bei jedem von zwei unterschiedlichen Werten der Drehungsposition θr des Rotors nicht den gemessenen Induktivitäten entsprochen haben, es möglich sein könnte, jeden der zwei unterschiedlichen Werte der Drehungsposition θr des Rotors zu dL/dθr der charakteristischen Induktivitätskurven bei beiden von zwei unterschiedlichen Werten der Drehungsposition θr des Rotors zu addieren. Es könnte sonst möglich sein, zu jedem der zwei unterschiedlichen Werte der Drehungsposition θr des Rotors Induktivitäten zu addieren, die unter einer anderen Bedingung erreicht werden.
Ein tatsächlicher Wert der Drehungsposition θr des Rotors kann zusätzlich einfach durch zwei der drei charakteristischen Induktivitätskurven, die in 119 dargestellt sind, geschätzt werden. Wenn das Motormodell innerhalb eines begrenzten UpM-Bereichs von 500 bis 2000 UpM verwendet wird, wenn ein spezifischer Wert der Drehungsposition θr des Rotors nicht gemessen wurde, könnte es möglich sein, den spezifischen Wert der Drehungsposition θr des Rotors basierend auf der vergangenen Geschichte zu schätzen. Eine Drehungsgeschwindigkeitssteuerung und eine Strom-Spannungs-Steuerung für das Motormodell könnten somit zuverlässig selbst dann ausgeführt werden, wenn ein spezifischer Wert der Drehungsposition θr des Rotors nicht gemessen wurde.
Verschiedene Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen zeigen jeweils einzigartige magnetische Charakteristiken sowie das in 54 dargestellte Motormodell. Bei einem Reluktanzmotor gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen ist es somit möglich, einen tatsächlichen Wert der Drehungsposition θr des Rotors basierend auf den im Vorhergehenden vorbereiteten magnetischen Charakteristiken und den tatsächlich gemessenen Strömen oder Spannungen der Drei-Phasen-Statorwicklungen des Reluk tanzmotors zu schätzen. Charakteristische Kurven des in 9 dargestellten Reluktanzmotors 110A, die äquivalent zu den in 118 und 119 dargestellten charakteristischen Kurven sind, sind beispielsweise vereinfacht. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ist jeder der Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen aus einem Rotor mit ausgeprägtem Pol und einem Stator mit ausgeprägtem Pol, die jeweils aus einem weichmagnetischen Material hergestellt sind, gebildet. Aus diesem Grund hat jeder der Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen magnetische Charakteristiken ähnlich denselben von Drehmeldern mit variabler Reluktanz. Es ist somit möglich, verschiedene positionserfassende Verfahren, die durch herkömmliche Drehmelder variabler Reluktanz zu verwenden sind, zu verwenden oder anzuwenden.
Als ein spezifisches Verfahren zum Messen von Induktivitäten kann ein Störungsinjektionsverfahren verwendet sein. Das Störungsinjektionsverfahren weist die Schritte eines Injizierens eines Pulsstroms oder einer Pulsspannung als eine Störung für eine Messung in einen Treibstrom oder eine Treibspannung und ein Erhalten der in 119 dargestellten Charakteristiken basierend auf tatsächlich gemessenen Stromwerten oder Spannungen auf. Dieses Störungsinjektionsverfahren lässt die Erfassung eines tatsächlichen Werts der Drehungsposition θr des Rotors basierend auf den Charakteristiken zu.
Ein anderes Verfahren weist die Schritte eines Überlagers eines Stroms oder einer Spannung mit einer Frequenz fx, die sich von der Steuerungsfrequenz des Treibstroms oder der Treibspannung unterscheidet, in einen Treibstrom oder eine Treibspannung für einen Motor und eines Auswählens von Signalen mit der Frequenz fx von den Statorwicklungen, um die in 119 dargestellten Charakteristiken basierend auf den ausgewählten Signalen zu erhalten, auf. Dieses Verfahren lässt die Erfassung eines tatsächlichen Werts der Drehungsposition θr des Rotors basierend auf den Charakteristiken zu.
Ein weiteres Verfahren besteht darin, die in 119 dargestellten Charakteristiken basierend auf einer Treibspannung für einen Motor zu erhalten. Dieses Verfahren lässt die Erfassung eines tatsächlichen Werts der Drehungsposition θr des Rotors basierend auf den Charakteristiken zu.
Die Drehungsgeschwindigkeit ωr kann aus einer Zeitrate einer Änderung der geschätzten Drehungsposition θr, die durch „dθr/dt” dargestellt ist, geschätzt werden. Ein anderes Verfahren besteht darin, die Tatsache zu nutzen, dass die Rate einer Änderung dφ/dθr der Flussverkettungen φ zu der Änderung der Drehungsposition θr des Rotors innerhalb eines Bereichs der Drehungsposition θr des Rotors, in dem die Flussverkettungen φ mit einem konstanten Gradienten variieren, konstant ks ist. Dieses Verfahren besteht genauer gesagt darin, eine Spannung Vs über jede Statorwicklung innerhalb des Bereichs zu verwenden, um dadurch die Drehungsgeschwindigkeit ωr zu erfassen.
Wenn ein Strom, der durch eine entsprechende Statorwicklung eines Motors fließt, auf Is eingestellt ist, ist ein Wert ks der Rate einer Änderung dφ/dθr der Flussverkettungen φ zu der Änderung der Drehungsposition θr des Rotors ein im Vorhergehenden definierter inhärenter Wert für den Motor. Aus diesem Grund kann die Drehungsgeschwindigkeit ωr des Motors in den folgenden Gleichungen (38) und (39) berechnet werden: Vs = Nw × (dφ/dt) = Nw × (dφ/dθr) × (dθr/dt) (35) ωr = dθr/dt = Vs/Nw/(dφ/dθr) = Vs/(Nw × ks) (36)
Ein spezifisches Verfahren zum Erfassen der Drehungsposition und der Drehungsgeschwindigkeit des Rotors der Reluktanzmotoren, die in 9 und 10 dargestellt sind, weist zusätzlich die Schritte eines Zuführens eines konstanten Stroms zu allen der Drei-Phasen-Statorwicklungen, der einer gegebenen Flussdichte entspricht, um dadurch den Rotor zu drehen, und ein Messen einer Spannung über jede Statorwicklung auf, um dadurch die Drehungsposition und die Drehungsgeschwindigkeit des Rotors zu erfassen.
Zu dieser Zeit wird über jede Statorwicklung eine im Wesentlichen rechtwinklige Spannung erzeugt, und daher erfasst ein Messen des Betrags der erzeugten Spannung und des Zeitpunkts, zu dem die Polarität derselben geschaltet wird, die Drehungsposition und die Drehungsgeschwindigkeit des Rotors. Da der Betrag der erzeugten Spannung im Vergleich zu der Flussdichte und der Drehungsgeschwindigkeit des Rotors ist, ist es möglich, die Erfassung der Drehungsgeschwindigkeit des Rotors zu verwenden. Ein Punkt, an dem die Polarität der Spannung geschaltet wird, stellt einen Zeitpunkt dar, zu dem beide Enden der äußeren Oberfläche jedes Rotorpols beiden Enden der inneren Oberfläche eines entsprechenden der Statorpole zugewandt sind.
Spannungscharakteristiken eines Reluktanzmotors hinsichtlich einer Änderung der Drehungsposition des Rotors, während ein Strom durch eine Ein-Phasen-Statorwicklung fließt, können verwendet werden, um die Drehungsposition und eine Drehungsgeschwindigkeit des Rotors zu erfassen. Spannungscharakteristiken eines Reluktanzmotors hinsichtlich einer Änderung der Drehungsposition des Rotors, während ein Strom mit einem gleichen Pegel durch jede der Zwei-Phasen-Statorwicklungen fließt, können ferner verwendet sein, um die Drehungsposition und Drehungsgeschwindigkeit des Rotors zu erfassen.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, führt eine Steuerungsvorrichtung, wie es in 107 oder 111 dargestellt ist, eine Drehmomentsteuerung, eine Drehungsgeschwindigkeitssteuerung und/oder eine Positionssteuerung eines Reluktanzmotors basierend auf Informationen, die der Drehungsposition θr und der Drehungsgeschwindigkeit des Rotors zugeordnet sind aus; diese Informationen werden basierend auf einer Spannung und/oder einem Strom einer Statorwicklung des Reluktanzmotors berechnet. Dies eliminiert Positionserfassungssensoren und eine Verdrahtung und Verbinder für dieselben, was es möglich macht, die Zuverlässigkeit eines Motorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhöhen. Dies reduziert ferner den Aufwand und die Größe des Motorsystems.
Verschiedene Ausführungsbeispiele und ihre Modifikationen sind in der Beschreibung beschrieben, weitere Modifikationen und Verformungen können jedoch ferner auf die im Vorhergehenden erwähnten Ausführungsbeispiele und ihre Modifikationen angewandt sein.
Verschiedene Konfigurationen und Formen von Rotoren können innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung umfasst sein, und verschiedene Drehmomentwelligkeitsreduzierungsverfahren können auf die vorliegende Erfindung angewandt sein. Die Form von jedem der Statorpole und der ausgeprägten Rotorpole kann beispielsweise in der Umfangsrichtung des Rotors geglättet sein, und einige der ausgeprägten Rotorpole können in der Umfangsrichtung verschoben sein, um Drehmomentwelligkeitskomponenten aufzuheben.
Die Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen können ferner als Reluktanzmotoren mit äußerem Rotor mit zylindrischen Luftzwischenräumen, Motoren mit axialem Zwischenraum mit Scheibenluftzwischenräumen oder Linearmotoren modifiziert sein. Die Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen können ferner derart modifiziert sein, dass ihre Luftzwischenräume leicht verjüngt sind. Einige der Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen können miteinander als Doppelmotoren kombiniert sein. Ein Teil der Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen kann eliminiert sein.
Als weichmagnetische Materialien, mit denen die Rotoren und Statoren der Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen erzeugt sind, können amorphe elektromagnetische Stahlbleche oder magnetische Pulverkerne anstelle der elektromagnetischen Siliziumstahlbleche verwendet sein. Die magnetischen Pulverkerne können durch Zusammendrücken von isolatorbeschichtetem weichmagnetischem Pulver gebildet sein.
Bei winzigen Motoren kann insbesondere ein elektromagnetisches Stahlblech ausgestanzt, gefaltet und/oder geformt sein, um dreidimensional geformte Teile, die als ein Teil der Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen zu verwenden sind, zu erzeugen.
Die Reluktanzmotoren gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen sind derart entworfen, dass die Rotoren, die aus den laminierten Stahlblechen gebildet sind, robust sind. Dies macht es leicht, höhere UpM der Rotoren physisch zu verwenden, sodass die Ausgangsleistung der Reluktanzmotoren auf einen hohen Pegel erhöht wird. Bei dieser Verwendung kann die äußere Umfangsform jedes Rotors in der Form eines Kreises geformt sein, und ähnlicherweise kann die innere Umfangsform jedes Stators in der Form eines Kreises geformt sein. Dies kann einen Luftreibungsverlust reduzieren. Eine Eliminierung von Räumen in den Rotoren und Statoren in ihren axialen Richtungen kann bewirkt werden, um einen Luftreibungsverlust und/oder ein Geräusch zu reduzieren.
Die Steuerungsvorrichtungen gemäß den ersten bis dritten Ausführungsbeispielen und ihren Modifikationen können auf Mehrphasen-Reluktanzmotoren angewandt sein, wobei die Zahl der Phasen größer als drei ist. Die Leistungstransistoren können durch Leistungselemente, wie zum Beispiel Thyristoren oder Leistungselemente, auf die neue Technologien, wie zum Beispiel SiC- oder GaN-Technologien, angewandt sind, ersetzt sein. Auf die Reluktanzmotoren anzuwendende Ströme können verschiedene Wellenformen haben, die sinusförmige Formen aufweisen.
Obwohl beschrieben wurde, was derzeit als die Ausführungsbeispiele und ihre Modifikationen der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, versteht es sich von selbst, dass verschiedene Modifikationen, die noch nicht beschrieben sind, daran vorgenommen sein können, und es ist beabsichtigt, in den beigefügten Ansprüchen alle solchen Modifikationen abzudecken, die in den Schutzbereich der Erfindung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-292142 [0001]
- JP 2009-119063 [0001]
- JP 2005-110431 [0003]
- JP 2002-272071 [0026]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Akira Chiba und Tadashi Fukao „An Egg-shaped Diagram and its Discrepancies in Switched Reluctance Motor”, IEEJ Transactions an Industry Applications, Band 123 (2003), Nr. 2, S. 82–89 [0060]
- ”Inductance Calculation and New Modeling of a Synchronous Reluctance Motor Using Flux Linkage ” IEEJ Transactions an Industry Applications, Februar 2007, Nr. 2, S. 158–166” [1734]

Claims

Motor (110) mit: einem stationären Glied (4), das mit einer Zahl M (M ist eine positive ganze Zahl) von ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) innerhalb 360 elektrischen Grad mit Räumen dazwischen versehen ist; einer Mehrzahl von Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E), die jeweils mindestens teilweise in den Räumen gewickelt sind; einem bewegbaren Glied (2), das relativ zu dem stationären Glied (4) bewegbar angeordnet ist und mit einer Zahl K (K ist eine positive ganze Zahl) von zweiten Polen (A0K) versehen ist, wobei sich die Zahl K von zweiten Polen (A0K) von der Zahl M von ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) unterscheidet; und einer Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms, die zu mindestens einer der Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) einen unidirektionalen Strom zuführt, um zwischen mindestens einem der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) und einem entsprechenden mindestens einen der zweiten Pole (A0K) eine anziehende Kraft zu erzeugen, um dadurch das bewegbare Glied (2) relativ zu dem stationären Glied (4) zu bewegen.
Motor nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) in dem stationären Glied (4) mit Teilungen von 180 elektrischen Grad dazwischen gewickelt ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied einen Statorkern (4) aufweist, der ein im Wesentlichen ringförmiges Rückjoch (BY) hat, wobei jede der Mehrzahl von Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) um das Rückjoch (BY) durch einen entsprechenden der Räume gewickelt ist, und jeder der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist.
Motor (110C) nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied einen ersten Rotor (R2) und einen zweiten Rotor (R1) aufweist, das stationäre Glied ein im Wesentlichen ringförmiges Statorglied (S2, S1) aufweist, der erste Rotor (R2) einer inneren Umfangsfläche des Statorglieds (S2, S1) gegenüberliegend koaxial angeordnet ist, der zweite Rotor (R1) einer äußeren Umfangsoberfläche des Statorglieds (S2, S1) gegenüberliegend koaxial angeordnet ist, die ersten Pole an sowohl der inneren als auch der äußeren Umfangsoberfläche innerhalb 360 elektrischen Grad bei den Räumen dazwischen angebracht sind, die Mehrzahl von Wicklungen (468, 46H, 46Q, 46E, 46L, 46D, 46K, 46G, 46N, 46F, 46M, 46C, 46J) jeweils in den Räumen von sowohl der inneren als auch der äußeren Umfangsoberfläche angeordnet ist, die zweiten Pole erste Rotorpole (466, 467, 468, 469, 46A) und zweite Rotorpole (461, 462, 463, 464, 465) aufweisen, wobei die ersten Rotorpole (466, 467, 468, 469, 46A) in dem ersten Rotor (R2) gegenüberliegend den ersten Polen, die an der inneren Umfangsfläche des Statorglieds (S2, S1) angebracht sind, angeordnet sind, die zweiten Rotorpole (461, 462, 463, 464, 465) in dem zweiten Rotor (R1) gegenüberliegend den ersten Polen, die an der äußeren Umfangsoberfläche des Statorglieds (S2, S1) angebracht sind, angeordnet sind.
Motor nach Anspruch 4, bei dem das Statorglied einen im Wesentlichen ringförmig geformten ersten Statorkern (S2), der die innere Umfangsoberfläche hat, und einen im Wesentlichen ringförmig geformten zweiten Statorkern (S1), der die äußere Umfangsfläche hat, aufweist, wobei der erste und der zweite Statorkern (S2, S1) koaxial angeordnet sind, derart, dass der zweite Statorkern (S1) den ersten Statorkern (S2) umgibt.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied (2) entworfen ist, um sich derart zu bewegen, dass jeder der zweiten Pole (A0K) des bewegbaren Glieds (2) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) durchgeht, die zweiten Pole (A0K) des bewegbaren Glieds (2) mit regelmäßigen Teilungen dazwischen beabstandet sind, und jeder der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) eine Oberfläche hat, die dem bewegbaren Glied (2) gegenüberliegt und mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen, die parallel zu einer Bewegungsrichtung des bewegbaren Glieds (2) mit regelmäßigen Teilungen dazwischen angeordnet sind, gebildet ist, wobei die Teilungen zwischen den zweiten Polen (A0K) des bewegbaren Glieds (2) im Wesentlichen gleich den Teilungen zwischen den Vorsprüngen des stationären Glieds (4) sind.
Motor (110G) nach Anspruch 1, mit ferner einer Feldwicklung (A72, A73, A75, A74, A76, A77, A79, A78, A7A, A7B, A71, A7C), die in mindestens einem der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) vorgesehen ist.
Motor (110X) nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied (250) entworfen ist, um sich derart zu bewegen, dass jeder der zweiten Pole (B5C, B5D, B5E, B5F) des bewegbaren Glieds (250) vor den ersten Polen (B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59, B5A) des stationären Glieds (410) durchgeht, und, wenn einer der zweiten Pole (B5C, B5D, B5E, B5F) des bewegbaren Glieds (250) nahe einem der ersten Pole (B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59, B5A) des stationären Glieds (410) positioniert ist, die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms den unidirektionalen Strom zwei Wicklungen in der Mehrzahl von Wicklungen (B5M, B5S, B5P, B5U, B5R, B5W, B5T, B5N, B5V, B5Q) zuführt, wobei die zwei Wicklungen auf beiden Seiten des einen der ersten Pole des stationären Glieds positioniert sind, wobei der unidirektionale Strom, der einer der zwei Wicklungen zuzuführen ist, in einer Richtung entgegengesetzt zu dem unidirektionalen Strom, der der anderen derselben zuzuführen ist, ist.
Motor (110B) nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Wicklungen (A41, A42, A47, A48, A45, A46, A4B, A4C, A49, A4A, A43, A44) in einer Mehrzahl von Phasen von Wicklungen gruppiert ist, wobei mindestens zwei (A41, A42, A47, A48) der Wicklungen jeder Phase miteinander in Reihe geschaltet sind, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um dem unidirektionalen Strom mindestens zwei der Wicklungen jeder Phase zuzuführen.
Motor (110) nach Anspruch 1, bei dem die Zufuhreinheit (CC3) eines unidirektionalen Stroms mindestens zwei Stromzufuhrwege aufweist und konfiguriert ist, um den unidirektionalen Strom gleichzeitig mindestens zwei der Mehrzahl von Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) durch jeweils die mindestens zwei Stromzufuhrwege zuzuführen.
Motor (110G) nach Anspruch 1, mit ferner: einer Feldwicklung (A72, A73, A75, A74, A76, A77, A79, A78, A7A, A7B, A71, A7C), die in mindestens einem der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) vorgesehen ist; und einem Gleichrichter (A9H, A9J, A9K), der mit mindestens einer der Mehrzahl von Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) zum Gleichrichten einer Spannung, die über die mindestens eine der Mehrzahl von Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) induziert wird, verbunden ist.
Motor (110G) nach Anspruch 11, mit ferner: einer Feldstromsteuerungseinheit (C100), die konfiguriert ist, um die induzierte Spannung mit einer gegebenen Spannung zu vergleichen, und einen Feldstrom (If), der der Feldwicklung (A72, A73, A75, A74, A76, A77, A79, A78, A7A, A7B, A71, A7C) zuzuführen ist, basierend auf einem Resultat des Vergleichs anzupassen.
Motor (110H; 110I; 110F; 110K) nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied (2) entworfen ist, um sich derart zu bewegen, dass jeder der zweiten Pole des bewegbaren Glieds (2) vor den ersten Polen (B01, B02, B03, B04, B05, B06; F61, F62, F63, F64, F65, F66) des stationären Glieds (4) durchgeht, und jeder der ersten Pole (B01, B02, B03, B04, B05, B06; F61, F62, F63, F64, F65, F66) des stationären Glieds (4) eine Oberfläche hat, die dem bewegbaren Glied (2) gegenüberliegt, mit ferner: einem Permanentmagneten (B07, B08, B09, B0A, B0B, B0C; F67, F68, F69, F6A, F6B, F6C), der an der Oberfläche von mindestens einem der ersten Pole (B01, B02, B03, B04, B05, B06; F61, F62, F63, F64, F65, F66) des stationären Glieds (4) angebracht ist.
Motor (110L; 110N) nach Anspruch 1, mit ferner einem Permanentmagneten (B11, B12, B13, B14, B15, B16; G71, G72, G73, G74, G75, G76), der in mindestens einem der ersten Pole (B17, B18, B19, B1A, B1B, B1C; 117, 118, 119, 11A, 11B, 11C) des stationären Glieds (4) vorgesehen ist.
Motor nach Anspruch 1, mit ferner einem Permanentmagneten (511, 512, 513, 514), der mindestens in oder an mindestens einem der zweiten Pole (621, 623, 624) des bewegbaren Glieds vorgesehen ist.
Motor (110; 110R) nach Anspruch 1, bei dem sowohl das stationäre Glied (2; BST) als auch das bewegbare Glied (4; SLT) entweder eine im Wesentlichen lineare Form oder eine im Wesentlichen ringförmige Form hat.
Motor (110A; 110F; 110K; 110N; 770) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (117, 118, 119, 11A, 11B, 11C; B01, B02, B03, B04, B05, B06; F61, F62, F63, F64, F65, F66) des stationären Glieds (11F; 4) 6 ist, und die Zahl K der zweiten Pole des bewegbaren Glieds (11E; 501; J61) 2 ist.
Motor (110; 110G; 110H; 110I; 110L; 110M; 110U) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06; B01, B02, B03, B04, B05, B06; F61, F62, F63, F64, F65, F66; B17, B18, B19, B1A, B1B, B1C; 22C, 22D, 22E, 22F, 22G, 22H; 117, 118, 119, 11A, 11B, 11C) des stationären Glieds (4; 400) 6 ist und die Zahl K der zweiten Pole (A0K; A0K1; 221, 225; 161, 162; D69, D6A, D6B, D6C) des bewegbaren Glieds (2; 220; 2X) 4 ist.
Motor (110V) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37, B38) des stationären Glieds 8 ist, und die Zahl K der zweiten Pole des bewegbaren Gliedes (230) 4 ist.
Motor (110W) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37, B38) des stationären Glieds 8 ist, und die Zahl K der zweiten Pole (B3R, B3S, B3T, B3U, B3V, B3W) des bewegbaren Glieds (240) 6 ist.
Motor (110X; 110X1) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59, B5A; G91, G92, G93, G94, G95, G96, G97, G98, G99, G9A) des stationären Glieds (410) 10 ist, und die Zahl K der zweiten Pole (B5C, B5D, B5E, B5F; G9B, G9C, G9D, G9E; 1451, 1452, 1453, 1454; H61, H62, H63, H64) des bewegbaren Glieds (250; 250A; 250B) 4 ist.
Motor (110V) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59, B5A) des stationären Glieds 10 ist, und die Zahl K der zweiten Pole (B61, B62, B63, B64, B65, B66) des bewegbaren Glieds (260) 6 ist.
Motor (110Z) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59, B5A) des stationären Glieds 10 ist, und die Zahl K der zweiten Pole (B71, B72, B73, B74, B75, B76, B77, B78) des bewegbaren Glieds (270) 8 ist.
Motor (701) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B81, B82, B83, B84, B85, B86, B87, B88, B89, B8A, B8B, B8C) des stationären Glieds 12 ist, und die Zahl K der zweiten Pole (B8K, B8L, B8M, B8N, B8P, B8Q) des bewegbaren Glieds (280) 10 ist.
Motor (702) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B91, B92, B93, B94, B95, B96, B97, B98, B99, B9A, B9B, B9C, B9D, B9E) des stationären Glieds 14 ist, und die Zahl K der zweiten Pole (C01) des bewegbaren Glieds (290) 4 ist.
Motor (703) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B91, B92, B93, B94, B95, B96, B97, B98, B99, B9A, B9B, B9C, B9D, B9E) des stationären Glieds 14 ist, und die Zahl K der zweiten Pole (C01) des bewegbaren Glieds (300) 6 ist.
Motor (704) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B91, B92, B93, B94, B95, B96, B97, B98, B99, B9A, B9B, B9C, B9D, B9E) des stationären Glieds 14 ist, und die Zahl K der zweiten Pole (C11, C12, C13, C14, C15, C16, C17) des bewegbaren Glieds (310) 8 ist.
Motor (705) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B91, B92, B93, B94, B95, B96, B97, B98, B99, B9A, B9B, B9C, B9D, B9E) des stationären Glieds 14 ist, und die Zahl K der zweiten Pole des bewegbaren Glieds (320) 10 ist.
Motor (706) nach Anspruch 1, bei dem die Zahl M der ersten Pole (B91, B92, B93, B94, B95, B96, B97, B98, B99, B9A, B9B, B9C, B9D, B9E) des stationären Glieds 14 ist, und die Zahl K der zweiten Pole des bewegbaren Glieds (330) 12 ist.
Motor (110; 110V) nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor (2; 230) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied (4) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (A0K; B3A, 83B, B3C, B3D) des Rotors (2; 230) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06; B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37, B38) des stationären Glieds (4) durchgeht, wobei jeder der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06; B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37, B38) des stationären Glieds (4) eine erste Oberfläche, die dem Rotor (2; 230) gegenüberliegt, hat, und jeder der zweiten Pole (A0K; B3A, 83B, B3C, B3D) eine zweite Oberfläche, die dem stationären Glied (4) gegenüberliegt, hat, wobei eine Breite der ersten Oberfläche in der Umfangsrichtung hinsichtlich des elektrischen Winkels größer als ein voreingestellter Wert ist, eine Breite der zweiten Oberfläche in der Umfangsrichtung hinsichtlich des elektrischen Winkels größer als der voreingestellte Wert ist, wobei der voreingestellte Wert in einem elektrischen Winkel durch 360/2M gegeben ist.
Motor (110U; 110V; 707; 708) nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor (220; 230; 171) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied (400) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (221, 222; B3A, B3B, B3C, B3D; 161, 162; 172, 173) des Rotors (220; 230; 171) vor den ersten Polen (22C, 22D, 22E, 22F, 22G, 22H; B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37, B38; 117, 118, 119, 11A, 11B, 11C) des stationären Glieds (400) durchgeht, und jeder der zweiten Pole (221, 222; B3A, B3B, B3C, B3D) eine Oberfläche hat, die dem stationären Glied (400) gegenüberliegt, wobei sich eine Breite der Oberfläche von mindestens einem der zweiten Pole (221, 222; B3A, B3B, B3C, B3D; 161, 162; 172, 173) in der Umfangsrichtung von derselben der Oberfläche eines anderen des mindestens einen der zweiten Pole (221, 222; B3A, B3B, B3C, B3D; 161, 162; 172, 173) des Rotors (220; 230; 171) unterscheidet.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (161, 162) des Rotors vor den ersten Polen (117, 118, 119, 11A, 11B, 11C) des stationären Glieds durchgeht, und jeder der zweiten Pole (161, 162) eine Oberfläche hat, die dem stationären Glied gegenüberliegt, mit ferner mindestens entweder einer Einrichtung, die mindestens entweder eine Breite der Oberfläche von mindestens einem der zweiten Pole (161, 162) in der Umfangsrichtung (F42) oder eine Position von mindestens einem der zweiten Pole (161, 162) in der Umfangsrichtung (F42) ändert; und einer Einrichtung, die in der axialen Richtung eine relative Positionsbeziehung zwischen dem stationären Glied und dem Rotor des Rotors ändert.
Motor (110U; 110V; 110W; 110V; 110; 780) nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor (220; 230; 240; 260; 2X) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (221, 222; B3A, B3B, B3C, B3D; B3R, B3S, B3T, B3U, B3V, B3W; B61, B62, B63, B64, B65, B66; 161, 162; 501, 502; 621, 624) des Rotors (220; 230; 240; 260; 2X) vor den ersten Polen (22C, 22D, 22E, 22F, 22G, 22H; B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37, B38; B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59; 117, 118, 119, 11A, 11B, 11C; A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds durchgeht, wobei jeder der ersten Pole (22C, 22D, 22E, 22F, 22G, 22H; B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37, B38; B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59; 117, 118, 119, 11A, 11B, 11C; A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds eine erste Oberfläche hat, die dem Rotor (220; 230; 240; 260; 2X) gegenüberliegt, und jeder der zweiten Pole (221, 222; B3A, B3B, B3C, B3D; B3R, B3S, B3T, B3U, B3V, B3W; B61, B62, B63, B64, B65, B66; 161, 162; 501, 502; 621, 624) eine zweite Oberfläche hat, die dem stationären Glied gegenüberliegt, wobei sich eine Breite der ersten Oberfläche von mindestens einem der ersten Pole (22C, 22D, 22E, 22F, 22G, 22H; B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37, B38; B51, B52, B53, B54, B55, B56, B57, B58, B59; 117, 118, 119, 11A, 11B, 11C; A01, A02, A03, A04, A05, A06) in der Umfangsrichtung von derselben der zweiten Oberfläche von mindestens einem der zweiten Pole (221, 222; B3A, B3B, B3C, B3D; B3R, B3S, B3T, B3U, B3V, B3W; B61, B62, B63, B64, B65, B66; 161, 162; 501, 502; 621, 624) des Rotors (220; 230; 240; 260; 2X) unterscheidet.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor (11E) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors (11E) vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, und jeder der zweiten Pole des Rotors (11E) ein Ende hat, das hin zu dem stationären Glied gerichtet ist, mit ferner: mindestens einem Vorsprung (151, 152, 153, 154), der aus einem weichmagnetischen Material hergestellt ist und an einer Seite des einen Endes von mindestens einem der zweiten Pole angebracht ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, und die ersten Pole, außer für einen Teil der ersten Pole, mit gleichen Teilungen umfangsmäßig angeordnet sind.
Motor (110V) nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor (230) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (B3A, B3B, B3C, B3D) des Rotors (230) vor den ersten Polen (B31, B32, B33, B34, B35, B36, B37, B38) des stationären Glieds durchgeht, und die zweiten Pole (B3A, B3B, B3C, B3D) des Rotors (230), außer für einen Teil der zweiten Pole (B3A, B3B, B3C, B3D), mit gleichen Teilungen umfangsmäßig angeordnet sind.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, wobei jeder der ersten Pole des stationären Glieds eine erste Oberfläche, die dem Rotor gegenüberliegt, hat, und jeder der zweiten Pole des Rotors eine zweite Oberfläche, die dem stationären Glied gegenüberliegt, hat, wobei entweder eine Form der ersten Oberfläche von mindestens einem der ersten Pole oder einer Form der zweiten Oberfläche von mindestens einem der zweiten Pole umfangsmäßig abgeschrägt ist.
Motor (110) nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor (2) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied (4) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) durchgeht, wobei jeder der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) ein Ende hat, das hin zu dem Rotor (2) gerichtet ist, jeder der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) ein Ende hat, das hin zu dem stationären Glied (4) gerichtet ist, und entweder das eine Ende von jedem der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) oder das eine Ende von jedem der zweiten Pole (A0K) mit konkaven und konvexen Abschnitten gebildet ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, wobei jeder der ersten Pole des stationären Glieds eine Oberfläche, die dem Rotor gegenüberliegt, hat, wobei die Oberfläche von jedem der ersten Pole eine Form hat, derart, dass sein eines axiales Ende in der Umfangsrichtung größer als das andere axiale Ende ist, die ersten Pole in der Umfangsrichtung derart angeordnet sind, dass die Richtungen der einen axialen Enden der ersten Pole in der Umfangsrichtung abwechselnd umge kehrt sind, und die ersten Pole in der axialen Richtung weg voneinander relativ verschoben sind, um dadurch vor dem einen Ende jedes der ersten Pole einen Raum zu bilden.
Motor nach Anspruch 1, bei dem jede der Wicklungen (114, C92) in ihrem lateralen Querschnitt eine im Wesentlichen rechtwinklige Form hat, und jede der Wicklungen (114, C92) in einem entsprechenden der Räume gewickelt ist, derart, dass ihre Längsseite angeordnet ist, um hin zu dem bewegbaren Glied (11E) gerichtet zu sein.
Motor nach Anspruch 1, mit ferner einem leitfähigen Glied (505, 506, 507, 508; 50A, 50C, 50E, 50G), das entweder nahe oder innerhalb von mindestens entweder einem der ersten Pole oder einem der zweiten Pole (501, 502) positioniert ist, wobei das leitfähige Glied (505, 506, 507, 508) eine geschlossene Schaltung zum Reduzieren eines Flusslecks liefert.
Motor (110U) nach Anspruch 1, bei dem mindestens entweder die ersten Pole oder die zweiten Pole (221; 501, 502; 621) mit einem Spalt (223, 224; 509, 50B, 50D, 50F; 32D, 32E, 32F, 32G; 632, 633, 634, 635, 636, 637, 638, 639) gebildet sind.
Motor nach Anspruch 42, mit ferner einem leitfähigen Glied (50A, 50C, 50E, 50G), das in dem Spalt (509, 50B, 50D, 50F) vorgesehen ist.
Motor (708) nach Anspruch 1, mit ferner einem weichmagnetischen Glied (264; 273; 311, 312), das an entweder mindestens einem der ersten Pole (117, 118, 119, 11A, 11B, 11C; 262) oder mindestens einem der zweiten Pole (161, 162) angebracht ist.
Motor (708) nach Anspruch 1, mit ferner: einem Permanentmagneten (272), der an mindestens einem der ersten Pole (262) oder mindestens einem der zweiten Pole angebracht ist; und einem weichmagnetischen Material (273), das so an mindestens einem der ersten Pole (262) oder mindestens einem der zweiten Pole angebracht ist, um den Permanentmagneten (272) zu berühren.
Motor nach Anspruch 1, mit ferner: einem Permanentmagneten (G71, G72, G73, G74, G75, G76), der an mindestens einem der ersten Pole (G78, G7A, G7B, G7D) oder mindestens einem der zweiten Pole angebracht ist, und einer erregenden Wicklung (111, 112, 113, 114, 115, 116), die nahe dem Permanentmagneten (G71, G72, G73, G74, G75, G76) zum Erregen eines magnetischen Flusses (G7F, G7G) angeordnet ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor (2) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um eine axiale Richtung desselben relativ zu dem stationären Glied (4) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) durchgeht, und ein Öffnungsende von jedem der Räume dem Rotor (2) zugewandt ist, mit ferner einem Permanentmagneten (F91, F92, F93, F94, F95, F96), der in dem Öffnungsende von jedem der Räume angeordnet ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem jeder der zweiten Pole (621) mit einem Spalt (32D, 32E, 32F, 32G) gebildet ist, der hin zu einem anderen der zweiten Pole (621) gerichtet ist.
Motor (110) nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor (2) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied (4) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) durchgeht, und jeder der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) ein Ende hat, das einem Ende eines entsprechenden der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) mit einem Luftzwischenraum dazwischen gegenüberliegt, wobei der Luftzwischenraum einen magnetischen Widerstand hat, der höher als derselbe jedes der ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) und jedes der zweiten Pole (A0K) ist.
Motor nach Anspruch 1, mit ferner einer Wicklung (D61, D62, D63, D64, D55, D66, D67, D68), die um mindestens einen der zweiten Pole (D69, D6A, D6B, D6C) gewickelt ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor (F46, F47, F48, F49, F4A) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um eine axiale Richtung desselben relativ zu dem stationären Glied (F44) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors (F46, F47, F48, F49, F4A) vor den ersten Polen des stationären Glieds (F44) durchgeht, jeder der ersten Pole des stationären Glieds (F44) eine erste Oberfläche, die dem Rotor (F46, F47, F48, F49, F4A) ge genüberliegt, hat, und jeder der zweiten Pole eine zweite Oberfläche, die dem stationären Glied (F44) gegenüberliegt, hat, wobei die erste Oberfläche von jedem der ersten Pole in der axialen Richtung des Rotors (F46, F47, F48, F49, F4A) verjüngt ist, und die zweite Oberfläche von jedem der zweiten Pole in der axialen Richtung verjüngt ist, mit ferner: einer Einrichtung (MMC), die konfiguriert ist, um zwischen dem Rotor (F46, F47, F48, F49, F4A) und dem stationären Glied (F44) in der axialen Richtung des Rotors (F46, F47, F48, F49, F4A) eine relative Positionsbeziehung zu ändern.
Motor nach Anspruch 1, bei dem jede der Mehrzahl von Wicklungen (D71, D72, D73) an ihrem einen und dem anderen Ende mit ersten und zweiten Anschlüssen (D74, D77, D75, D78, D76, D79) versehen ist, und in ihrem mittleren Abschnitt mit mindestens einem Abgriff gebildet ist, mit ferner: einer Schalteinheit (D7A), die konfiguriert ist, um entweder den zweiten Anschluss (D77, D78, D79) oder den mindestens einen Abgriff auszuwählen und eine Spannung über den ersten Anschluss (D74, D75, D76) und den ausgewählten von dem zweiten Anschluss (D77, D78, D79) und dem mindestens einen Abgriff anzulegen.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu dem stationären Glied drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, wobei die Räume in dem stationären Glied in radialen Richtungen des Rotors als Schlitze gebildet sind, ein Öffnungsende von jedem der Schlitze dem Rotor zugewandt ist, jeder der ersten Pole aus einer Mehrzahl von weichmagnetischen Materialien hergestellt ist, und eines der weichmagnetischen Materialien, das einen Abschnitt von jedem der ersten Pole, der einem entsprechenden der Schlitze zugewandt ist, bildet, eine hö here Flussdichte als die verbleibenden weichmagnetischen Materialien, die den verbleibenden Abschnitt von jedem der ersten Pole bilden, hat.
Motor nach Anspruch 1, bei dem jeder der Rotorpole aus einem amorphen Metall hergestellt ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume in dem stationären Glied in radialen Richtungen desselben als Schlitze gebildet sind, wobei das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um eine axiale Richtung desselben relativ zu einer inneren Umfangsoberfläche des stationären Glieds drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, wobei jeder der Schlitze in dem stationären Glied radial gebildet ist, die Mehrzahl von Wicklungen erste und zweite A-, Bund C-Phasen-Wicklungen sind, die Zahl M der ersten Pole des stationären Glieds 6 ist, eine Zahl der Schlitze durch (6 × Nn/2; Nn ist eine ganze Zahl, die gleich oder größer als 4 ist) dargestellt ist, die Schlitze zwölf Schlitze S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, Sb, S11 und S12 aufweisen, die in dieser Reihenfolge umfangsmäßig angeordnet sind, wobei die erste A-Phasen-Wicklung in den Schlitzen S1 und S4 über einen äußeren peripheren Abschnitt des stationären Glieds auf einer axialen Endseite des Rotors gewickelt ist, die erste B-Phasen-Wicklung in den Schlitzen S9 und S12 über den äußeren peripheren Abschnitt des stationären Glieds auf der einen axialen Endseite des Rotors gewickelt ist, die erste C-Phasen-Wicklung in den Schlitzen S5 und S8 über den äußeren peripheren Abschnitt des stationären Glieds auf der einen axialen Endseite des Rotors gewickelt ist, die zweite A-Phasen-Wicklung in den Schlitzen S7 und dem Schlitz S10 gewickelt ist, um bei dem einen axialen Ende des Rotors nach innen angeordnet zu sein, die zweite B-Phasen-Wicklung in den Schlitzen S3 und S6 gewickelt ist, um auf der einen axialen Endseite des Rotors nach innen angeordnet zu sein, und die zweite C-Phasen-Wicklung in den Schlitzen S11 und S2 gewickelt ist, um auf der einen axialen Endseite des Rotors nach innen angeordnet zu sein.
Motor (110) nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied (4) eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, wobei ein äußerer peripherer Abschnitt ein Rückjoch (BY) bildet, derart, dass die Räume in dem stationären Glied (2) in radialen Richtungen desselben als Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) gebildet sind, das bewegbare Glied ein Rotor (2) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer inneren Umfangsoberfläche des stationären Glieds (4) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) durchgeht, wobei jeder der Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) in dem stationären Glied (4) radial gebildet ist, wenn sich jede der Statorwicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) von einer Innenseite eines entsprechenden der Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) zu dem Rückjoch (BY) auf einer axialen Endseite des Rotors (2) erstreckt, jeder der Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) geformt ist, um hin zu dem Rückjoch (BY) breiter zu sein, und, wenn sich jede der Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) von der Innenseite eines entsprechenden der Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) in der Umfangsrichtung auf einer axialen Endseite des Rotors (2) erstreckt, jeder der Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) geformt ist, um in der Umfangsrichtung breiter zu sein.
Motor (110) nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied (4) eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, wobei das bewegbare Glied ein Rotor (2) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer inneren Umfangsoberfläche des stationären Glieds (4) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) durchgeht, wobei jeder der Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) in dem stationären Glied (4) radial gebildet ist, und mindestens entweder ein innerer peripherer Abschnitt oder ein äußerer peripherer Abschnitt des ringförmig geformten stationären Glieds (4) auf einer axialen Endseite des Rotors (2) ein Rückjoch (BY) bildet.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied (381) eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume in dem stationären Glied (381) in radialen Richtungen des Rotors (382) als Schlitze (37C, 376) gebildet sind, wobei das bewegbare Glied ein Rotor (382) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds (381) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors (382) vor den ersten Polen des stationären Glieds (381) durchgeht, wobei jeder der Schlitze (37C, 376) in dem stationären Glied (381) radial gebildet ist, und ein axiales Ende von jedem der Schlitze (37C, 376) breiter als der verbleibende Abschnitt ist, mit ferner: einem ersten isolierenden Glied (386), das in jeden der Schlitze (37C, 376) eingebaut ist und davon über das eine axiale Ende eines entsprechenden der Schlitze (37C, 376) vorsteht; und einem zweiten isolierenden Glied (387), das nahe dem einen axialen Ende von jedem der Schlitze (37C, 376) positioniert ist, wobei das erste isolierende Glied (386) und das zweite isolierende Glied (387) einander über das eine axiale Ende von jedem der Schlitze (37C, 376) überlappen.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied einen im Wesentlichen ringförmig geformten Statorkern aufweist, wobei das bewegbare Glied ein Rotor (171) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors (171) vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, und der Statorkern aus einer Mehrzahl von um fangsmäßig separierten Kernsegmenten (432, 433, 438, 439) gebildet ist, die jeweils eine Umfangsbreite haben, wobei die Umfangsbreite ein ganzzahliges Vielfaches von 360 elektrischen Grad ist.
Motor (110C) nach Anspruch 4, mit ferner einer alternativen Mehrzahl von Wicklungen (46R, 46S, 46T, 46U, 46V, 46W, 46X), die in den Räumen der äußeren Umfangsoberfläche des zweiten Statorkerns (S1) angeordnet ist.
Motor (110C) nach Anspruch 4, mit ferner einem ersten Paar von Lagern, die den zweiten Rotor (R1) bei beiden axialen Enden der axialen Richtung drehbar tragen; und einem zweiten Paar von Lagern, die den ersten Rotor (R2) bei beiden axialen Enden der axialen Richtung drehbar tragen.
Motor nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Wicklungen (521, 572, 522, 528, 525, 52B, 526, 52C, 529, 523, 52A, 524; 531, 532, 533, 534, 535, 536) in eine Mehrzahl von Phasen von Wicklungen gruppiert ist, wobei die Mehrzahl von Wicklungen jeder Phase in entsprechenden einigen der Räume parallel gewickelt ist, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms folgende Merkmale aufweist: eine Diode (53B, 53C, 53D), die zwischen ein Ende der parallel gewickelten Wicklungen (531, 532, 533, 534, 535, 536) jeder Phase und einen positiven Anschluss einer Leistungszufuhrquelle (53A) geschaltet ist; und einen Transistor (537, 538, 539), der mit dem anderen Ende der parallel gewickelten Wicklungen (531, 532, 533, 534, 535, 536) jeder Phase und mit einem negativen Anschluss der Leistungszufuhrquelle (53A) verbunden ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms folgende Merkmale aufweist: eine Leistungszufuhrquelle (53A; 84D), die einen positiven Anschluss hat, der mit einem Ende jeder der Wicklungen (561, 562, 563; 87D, 87E, 87F; 531, 532, 533, 534, 535, 536) verbunden ist; einen Treibtransistor (564, 565, 566; 872, 874, 876; 537, 538, 539), der an einem Punkt mit dem anderen Ende von jeder der Wicklungen (561, 562, 563; 87D, 87E, 87F; 531, 532, 533, 534, 535, 536) und mit einem negativen Anschluss der Leistungszufuhrquelle (53A; 84D) verbunden ist; und eine Diode (567, 568, 569; 877, 879, 87B; 541, 542, 543), die mit dem Punkt zwischen dem Treibtransistor (564, 565, 566; 872, 874, 876; 537, 538, 539) und dem anderen Ende von jeder der Wicklungen (561, 562, 563; 87D, 87E, 87F; 531, 532, 533, 534, 535, 536) und mit dem positiven Anschluss der Leistungszufuhrquelle (53A; 84D) verbunden ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms folgende Merkmale aufweist: einen gemeinsamen Bipolartransistor (571) mit einem Emitter, mit dem ein Ende jeder der Wicklungen (561, 562, 563) verbunden ist; und einen Treibbipolartransistor (564, 565, 566) mit einem Kollektor, mit dem das andere Ende jeder der Wicklungen (561, 562, 563) verbunden ist.
Motor nach Anspruch 1, bei dem die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms folgende Merkmale aufweist: ein Paar von Treibtransistoren (871, 872, 873, 874, 875, 876), jeweils mit einem Kollektor und einem Emitter, wobei ein Ende jeder der Wicklungen (87D, 87E, 87F) mit dem Emitter von einem der Treibtransistoren (871, 872, 873, 874, 875, 876) verbunden ist, das andere Ende von jeder der Wicklungen (87D, 87E, 87F) mit dem Kollektor eines anderen der Treibtransistoren (871, 872, 873, 874, 875, 876) verbunden ist, der Kollektor des einen der Treibtransistoren (871, 872, 873, 874, 875, 876) und der Emitter des anderen der Treibtransistoren (871, 872, 873, 874, 875, 876) mit einem positiven Anschluss und einem negativen Anschluss einer Leistungszufuhrquelle (84D) verbunden sind.
Motor nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Wicklungen N-Phasen-Wicklungen (N ist eine positive ganze Zahl) sind und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms folgende Merkmale aufweist: eine Leistungszufuhrquelle (84D), die einen positiven und einen negativen Anschluss hat; und N + 1 Transistorbrücken, die jeweils einen ersten Bipolartransistor (E51, E53, E55, E5D) und einen zweiten Bipolartransistor (E52, E54, E56, E5F) aufweisen, wobei ein Kollektor des ersten Bipolartransistors (E51, E53, E55, E5D) von jeder der Transistorbrücken mit dem positiven Anschluss der Leistungszufuhrquelle (84D) verbunden ist, ein Kollektor des zweiten Bipolartransistors (E52, E54, E56, E5F) von jeder der Brücken mit einem Emitter des ersten Bipolartransistors (E51, E53, E55, E5D) derselben verbunden ist, ein Emitter des zweiten Bipolartransistors (E52, E54, E56, E5F) von jeder der Brücken mit dem negativen Anschluss der Leistungszufuhrquelle (84D) verbunden ist, ein Ende von jeder der N-Phasen- Wicklungen (E5J, E5K, E5L) mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors (E51, E53, E55, E5D) einer entsprechenden N der N + 1 Transistorbrücken verbunden ist, das andere Ende der N-Phasen-Wicklungen (E5J, E5K, E5L) miteinander verbunden ist, um eine Sternkonfiguration zu bilden, wobei ein neutraler Punkt der Sternkonfiguration mit dem Emitter der verbleibenden Transistorbrücke verbunden ist.
Motor nach Anspruch 45, bei dem die Mehrzahl von Wicklungen N-Phasen-Wicklungen (N ist eine positive ganze Zahl) sind, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms folgende Merkmale aufweist: eine Leistungszufuhrquelle (84D), die positive und negative Anschlüsse hat; und N H-Brücken (581, 58D, 582, 58E, 583, 58F, 584, 58G, 585, 58H, 586, 58J, 587, 58K, 588, 58L, 589, 58M, 58A, 58N, 58B, 58P, 58C, 58Q), wobei jede der N H-Brücken basierend auf der Leistungszufuhrquelle über beide Enden jeder der N-Phasen-Wicklungen (561, 562, 563) mit einer umgekehrten Spannung verbunden ist, um dadurch zuzulassen, dass bidirektionale Ströme jeder der N-Phasen-Wicklungen (561, 562, 563) zugeführt werden, wobei, wenn verursacht wird, dass der Motor ein hohes Drehmoment ausgibt, die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um einen der bidirektionalen Ströme auszuwählen, um jeder der N-Phasen-Wicklungen (561, 562, 563) zugeführt zu werden, sodass ein magnetischer Fluss bei jedem ersten Pol gerichtet ist, um nicht magnetisch gesättigt zu sein, und wenn eine Spannung über jede der N-Phasen-Wicklungen (561, 562, 563) bei einer höheren Bewegung des bewegbaren Glieds reduziert wird, die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um einen der bidirektionalen Ströme auszuwählen, um jeder der N-Phasen-Wicklungen (561, 562, 563) zuge führt zu werden, sodass ein magnetischer Fluss bei jedem ersten Pol gerichtet ist, um magnetisch gesättigt zu sein.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume als Schlitze in dem stationären Glied in der radialen Richtung des Rotors gebildet sind, wobei das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, wobei jeder der Schlitze in dem stationären Glied radial gebildet ist, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um den unidirektionalen Strom einer Wicklung der Mehrzahl von Wicklungen und den unidirektionalen Strom einer alternativen Wicklung der Mehrzahl von Wicklungen zuzuführen, wobei die eine Wicklung und die alternative Wicklung zueinander über einen ersten Zielpol in den ersten Polen umfangsmäßig benachbart sind, wobei die Richtung des unidirektionalen Stroms, der der einen Wicklung zuzuführen ist, zu derselben des unidirektionalen Stroms, der der alternativen Wicklung zuzuführen ist, entgegengesetzt ist, wobei ein erster Zielpol erregt wird, um eine magnetomotorische Kraft zu erzeugen, um zwischen dem einen ersten Zielpol und einem entsprechenden der zweiten Pole die anziehende Kraft zu erzeugen, sodass ein Drehmoment in einer vorbestimmten Richtung erzeugt wird.
Motor (110I) nach Anspruch 13, mit ferner: einer Einrichtung (DR, CC) zum Entmagnetisieren des Permanentmagneten (F67, F68, F69, F6A, F6B, F6C); und einer Einrichtung (DR, CC) zum Magnetisieren des Permanentmagneten (F67, F68, F69, F6A, F6B, F6C).
Motor (110) nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied (4) eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume in dem stationären Glied (4) in radialen Richtungen des Rotors (2) als Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) gebildet sind, wobei die ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) bei den Schlitzen A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind, das bewegbare Glied ein Rotor (2) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds (4) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) durchgeht, wobei jeder der Schlitze A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) in dem stationären Glied (4) radial gebildet ist, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um den unidirektionalen Strom jeder der Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) in einer einzigartig bestimmten Richtung zuzuführen, um die umfangsmäßig angeordneten ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) einen nach dem anderen zu erregen, während eine Richtung eines magnetischen Flusses, der durch jedes Erregen zu erzeugen ist, abwechselnd umgekehrt wird, sodass die zweiten Pole (A0K) kontinuierlich gezogen werden, um ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume in dem stationären Glied in radialen Richtungen des Rotors als Schlitze gebildet sind, wobei die ersten Pole bei den Schlitzen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind, das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, wobei jeder der Schlitze in dem stationären Glied radial gebildet ist, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um während einer der zweiten Pole, der im Wesentlichen direkt vor einem der ersten Pole positioniert ist, gedreht wird, um damit zu starten, einem alternativen der ersten Pole zugewandt zu sein, der benachbart zu dem einen ersten Pol ist, mindestens einer der Wicklungen eine erste Stromkomponente zum Erzeugen eines ersten magnetischen Flusses, der ein Drehmoment erzeugt, zuzuführen, und mindestens einer der Wicklungen eine zweite Stromkomponente zum Erzeugen eines zweiten magnetischen Flusses, der eine radial anziehende Kraft beibehält, zuzuführen.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume in dem stationären Glied in radialen Richtungen des Rotors als Schlitze gebildet sind, wobei die ersten Pole bei den Schlitzen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind, das bewegbare Glied ein Rotor ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, wobei jeder der Schlitze in dem stationären Glied radial gebildet ist, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um gemäß einer Drehung des Rotors einige der ersten Pole auszuwählen, wobei jeder derselben nahe einem entsprechenden der zweiten Pole ist; und zwei Wicklungen, die umfangsmäßig zu jedem der ausgewählten Pole in der Mehrzahl von Wicklungen benachbart sind, zu erregen, sodass ein Drehmoment durch jeden der zweiten Pole intermittierend erzeugt wird, wobei die durch alle der zweiten Pole über den Rotor erzeugten Drehmomente als im Wesentlichen ein kontinuierliches Drehmoment aufgefasst werden.
Motor nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, wobei die Räume in dem stationären Glied in radialen Richtungen des Rotors als Schlitze gebildet sind, wobei die ersten Pole bei den Schlitzen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind, das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, wobei jeder der Schlitze in dem stationären Glied radial gebildet ist, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um gemäß einer Drehung des Rotors mit seiner Drehungsgeschwindigkeit, die niedriger als ein voreingestellter Wert ist, einige der ersten Pole auszuwählen, wobei jeder derselben nahe einem entsprechenden der zweiten Pole ist; zwei Wicklungen zu erregen, die zu jedem der ausgewählten ersten Pole in der Mehrzahl von Wicklungen umfangsmäßig benachbart sind, um durch jeden der zweiten Pole ein intermittierendes Drehmoment zu erzeugen, sodass über den Rotor ein im Wesentlichen kontinuierliches Drehmoment basierend auf den erzeugten intermittierenden Drehmomenten erzeugt wird; und bei einer Drehungsgeschwindigkeit des Rotors, die höher als der voreingestellte Wert ist, den unidirektionalen Strom jeder der Wicklungen in einer einzigartig bestimmten Richtung zuzuführen, um die umfangsmäßig angeordneten ersten Pole einen nach dem anderen zu erregen, während eine Richtung eines magnetischen Flusses, der durch jedes Erregen zu erzeugen ist, abwechselnd umgekehrt wird, sodass die zweiten Pole kontinuierlich gezogen werden, um ein kontinuierliches Drehmoment zu erzeugen.
Motor (110) nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied (4) eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume in dem stationären Glied (4) in ra dialen Richtungen des Rotors (2) als Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) gebildet sind, wobei die ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) bei den Schlitzen (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind, das bewegbare Glied ein Rotor (2) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds (4) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) durchgeht, wobei jeder der Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) in dem stationären Glied (4) radial gebildet ist, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um ein Spannungssignal für jede der Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) basierend auf Informationen von Flussverkettungen, die durch einen Strom, der durch jede Wicklung (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) fließt, und eine Drehungsposition des Rotors (2) definiert sind, zu erzeugen (6); und basierend auf dem Spannungssignal für jede der Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) den unidirektionalen Strom, der jeder der Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E) zuzuführen ist, zu steuern.
Motor (110) nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied (4) eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume in dem stationären Glied (4) in radialen Richtungen des Rotors (2) als Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) gebildet sind, wobei die ersten Pole (A01, A02, A03, A04, A05, A06) bei den Schlitzen (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind, das bewegbare Glied ein Rotor (2) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds (4) drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (A0K) des Rotors (2) vor den ersten Polen (A01, A02, A03, A04, A05, A06) des stationären Glieds (4) durchgeht, wobei jeder der Schlitze (A08, A09, A0A, A0B, A0C, A07) in dem stationären Glied (4) radial gebildet ist, und die Zufuhr einheit eines unidirektionalen Stroms darin eine Beziehung zwischen einer Variablen eines befohlenen Drehmomentwerts (TC), einer Variablen einer Drehungsposition (θr) des Rotors (2), einer Variablen einer Drehungsgeschwindigkeit (ωr) des Rotors (2), einer Variablen eines Stroms (Ica, Icb, Icc) für jede der Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E; 592, 593, 594) und einer Spannung (Vca, Vcb, Vcc) für jede der Wicklungen (A0D, A0G, A0F, A0J, A0H, A0E; 592, 593, 594) speichert (DATEN).
Motor nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume in dem stationären Glied in radialen Richtungen des Rotors als Schlitze gebildet sind, wobei die ersten Pole bei den Schlitzen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind, das bewegbare Glied ein Rotor ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole des Rotors vor den ersten Polen des stationären Glieds durchgeht, jeder der Schlitze in dem stationären Glied radial gebildet ist, wobei die Mehrzahl von Wicklungen N-Phasen-Wicklungen (N ist eine positive ganze Zahl) sind, und die Zufuhreinheit eines unidirektionalen Stroms konfiguriert ist, um basierend auf einem Stromsignal für jede Wicklung und Informationen einer Drehungsposition des Rotors ein drehmomentäquivalentes Signal für jede Phase zu berechnen; durch Berechnen einer Summe der drehmomentäquivalenten Signale für alle Phasen ein drehmomentäquivalentes Gesamtsignal zu berechnen; basierend auf einem Unterschied zwischen einem befohlenen Drehmomentwert und dem drehmomentäquivalenten Gesamtsignal ein drehmomentäquivalentes Fehlersignal zu berechnen; und basierend auf dem befohlenen Drehmomentwert und dem drehmomentäquivalenten Fehlersignal den bidirektionalen Strom, der jeder der N-Phasen-Wicklungen zuzuführen ist, und eine Spannung über jede der N-Phasen-Wicklungen zu steuern.
Motor (708) nach Anspruch 1, bei dem das stationäre Glied eine im Wesentlichen ringförmige Form hat, sodass die Räume in dem stationären Glied in radialen Richtungen des Rotors (340) als Schlitze gebildet sind, wobei die ersten Pole (117, 118, 119, 11A, 11B, 11C) bei den Schlitzen dazwischen umfangsmäßig angeordnet sind, das bewegbare Glied ein Rotor (340) ist, der entworfen ist, um in einer Umfangsrichtung um seine axiale Richtung relativ zu einer Umfangsoberfläche des stationären Glieds drehbar zu sein, derart, dass jeder der zweiten Pole (161, 162) des Rotors (340) vor den ersten Polen (117, 118, 119, 11A, 11B, 11C) des stationären Glieds durchgeht, und jeder der Schlitze in dem stationären Glied radial gebildet ist, mit ferner: einer Einrichtung zum Erfassen von mindestens entweder einer Drehungsposition (θr) des Rotors (340) oder einer Drehungsgeschwindigkeit (ωr) des Rotors (340) basierend auf einer Spannung über jede der Wicklungen (111, 112, 113, 114, 115, 116) und dem bidirektionalen Strom, der jeder der Wicklungen (111, 112, 113, 114, 115, 116) zuzuführen ist.