励磁绕组型旋转电机制造技术

励磁绕组型旋转电机包括定子、具有励磁绕组的转子、整流元件、驱动部及控制部，功率因数为cosθ。控制部在进行方波通电或者过调制通电的情况下，设第一相的接通期间或者断开期间的中心为基准时，从基准时开始仅延迟包含电角度cos

Excitation Winding Rotating Motor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】励磁绕组型旋转电机
本专利技术涉及一种包括定子、转子、整流元件、驱动部以及控制部的励磁绕组型旋转电机。
技术介绍
以往，例如在下述专利文献1中，公开了一种涉及同步机的技术，在述同步机的目的在于，进行控制以使相电压的平均电压为零并使各相的相电流稳定，稳定地进行转子的励磁。上述同步机的控制部在通电模式为方波通电或者过调制通电时，在将用于使转子励磁的脉冲电压与基波电压重叠的情况下，输出控制信号以使各相的相电压的平均值为零。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特许第5403338号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题但是，在仅采用专利文献1的技术以控制成各相的相电压的平均值为零的情况下，存在当通电模式是方波通电或者过调制通电的情况下不能对励磁绕组进行励磁的可能性。在上述情况下，难以使通过励磁绕组的励磁实现的性能(例如转矩、转速)提高。另外，卷绕于转子铁芯的励磁绕组与转子外部分开，因此，需要利用对施加于定子绕组的电压波形进行控制而产生的磁场对励磁绕组进行励磁。本申请的专利技术人发现，在利用多相的定子绕组对励磁绕组进行励磁的情况下，为了作为励磁磁通而施加显著差别，利用至少两相的电流而感应出励磁磁通是有效的。本专利技术鉴于上述情况而作，其目的在于，提供一种励磁绕组型旋转电机，即使在通电模式为方波通电或者过调制通电的情况下，也能对励磁绕组进行励磁。解决技术问题所采用的技术方案根据本专利技术，一种励磁绕组型旋转电机(M)包括：定子(10)，上述定子(10)卷绕有三相以上的定子绕组(12)；转子(20)，上述转子(20)具有卷绕有励磁绕组(21、21a、21b、21c)的转子铁芯(22)，面对上述定子而配置成能旋转；整流元件(D1)，上述整流元件(D1)与上述励磁绕组串联连接，将励磁电流(If)限制在单方向，上述励磁电流(If)是利用定子电流在上述定子绕组流动而产生的磁场(φ1、φ2、φp)使上述励磁绕组励磁而流动的；驱动器(60)，上述驱动器(60)具有多个开关元件(Q)，将多相的电力输出至上述定子绕组；以及控制器(70)，上述控制器(70)将上述多相的控制信号输出至上述驱动器，上述多相的控制信号是用于根据转子的转速而进行正弦波通电、方波通电、过调制通电中的任一种通电的信号，上述励磁绕组型旋转电机(M)的功率因数为cosθ，上述励磁绕组型旋转电机(M)的特征在于，上述控制器在进行上述方波通电或者上述过调制通电的情况下，在上述多相中设第一相的接通期间或者断开期间的中心为基准时，从上述基准时开始仅延迟包含电角度cos-1θ的规定范围内的规定角度(δ)，在上述多相中的与上述第一相不同的第二相的断开期间中设置暂时接通的暂时接通期间(α1、γ2)，且在上述多相中的与上述第一相和上述第二相不同的第三相的接通期间中设置暂时断开的暂时断开期间(α2、γ1)，产生感应出电流脉冲对的电压脉冲对。根据上述结构，从基波电流流动的第一相的基准时开始仅延迟规定角度，使感应出电流脉冲对的电压脉冲对在第二相和第三相产生。利用感应出的电流脉冲对在定子绕组产生励磁磁通，通过第二相和第三相来施加显著差别从而能对励磁绕组进行励磁。因此，即使在方波通电或者过调制通电的情况下，也能利用定子绕组对励磁绕组进行励磁，从而能进一步提高性能。此外，根据本专利技术，上述暂时接通期间的长度和上述暂时断开期间的长度分别是上述第一相的一个周期的0.5～10％。根据上述结构，不会向流过第一相的定子绕组的基波电流施加较大的影响，且能可靠地对励磁绕组进行励磁。此外，根据本专利技术，上述规定范围为cos-1θ－30°≤δ≤cos-1θ+30°。根据上述规定范围内的规定角度来设置电压脉冲对，从而即使在方波通电或者过调制通电的情况下，也能可靠地产生电流脉冲对。此外，根据本专利技术，上述暂时接通期间和上述暂时断开期间中的一方的期间的开始时刻是从另一方的期间的开始时刻起仅延迟延迟期间(β、β1、β2)的时刻。根据上述结构，能向流过第一相的定子绕组的基波电流形成具有显著差异的电流脉冲对。因此，即使在方波通电或者过调制通电的情况下，也能利用定子绕组对励磁绕组进行励磁，从而能进一步提高性能。此外，根据本专利技术，上述控制器控制成，使正电压脉冲(α1、γ2)以及负电压脉冲(α2、γ1)的对在每相电角度的一个周期中发生一次或者两次。根据上述结构，通过选择一次或者两次的次数，从而能根据转子的转速对使励磁绕组励磁的励磁磁通量或者励磁电流量进行调节。此外，根据本专利技术，具有电容元件(C1、C1a、C1b)，上述电容元件(C1、C1a、C1b)的一端连接于上述励磁绕组的两端之间，另一端与上述整流元件的端子连接。根据上述结构，将由在励磁绕组流动的电流而抵消的电压量存储于电容元件，从而能在电流方向改变时放电并有效利用。此外，根据本专利技术，上述转子是凸极型转子和伦德尔型转子中的任一种，上述凸极型转子在每一极集中卷绕有上述励磁绕组，上述伦德尔型转子具有供上述励磁绕组卷绕的轴套部以及从上述轴套部的端部延伸的多个爪极部，将上述爪极部作为N极或者S极。根据上述结构，在具有凸极型转子或者伦德尔型转子中的任一种的励磁绕组型旋转电机中，即使在方波通电或者过调制通电的情况下，也能利用定子绕组对励磁绕组进行励磁，从而能进一步提高性能。此外，根据本专利技术，上述转子具有主磁极部和辅助磁极部，上述主磁极部是与上述定子面对的上述转子铁芯的第一凸状部位，上述辅助磁极部是周向宽度比上述第一凸状部位窄的第二凸状部位，上述辅助磁极部具有向抵消上述定子的磁场的方向被磁化的磁体。由定子的旋转磁场产生的磁通大致穿过主磁极部，但也存在漏磁通，根据转子励磁绕组的位置不同，穿过的磁通量、朝向也不同。根据上述结构，通过设置辅助磁极部来设置极之间的边界，能对跨越极之间泄漏的磁通进行抑制。其结果是，能使磁通高效地穿过极内，能有效地得到励磁电流。另外，关于“多相”的相数，只要卷绕于定子即可，只要是包括第一相、第二相、第三相的三相以上即可，可以设定任意的相数。“励磁绕组型旋转电机”可以应用于转子具有励磁绕组、具有旋转轴的任意的旋转电机。例如，可以是发电机、电动机及选择性地作为电动机或者发电机动作的电动发电机等。“正弦波通电”、“方波通电”及“过调制通电”是根据电压脉冲(即施加于定子绕组的电压的脉冲波)的调制系数的不同而区分的。“接通”表示脉冲电压处于高电平的状态，是与根据正逻辑表示的“1”、“H(高)”等相同的含义。“断开”表示脉冲电压处于低电平的状态，是与根据正逻辑表示的“0”、“L(低)”等相同的含义。根据负逻辑的情况下与正逻辑相反。“接通期间、断开期间的中心”可以是从各期间的开始时刻至结束时刻的中间的时刻，也可以是以中间的时刻为基准的允许范围内的时刻。“磁体”可以是永磁体也可以是电磁体。附图说明图1是表示励磁绕组型旋转电机的第一构成例的示意图。图2是局部地表示定子和转子的第一构成例的径向剖视图。图3是表示包含驱动部和励磁绕组电路的构成例的示意图。图4是表示在以第一相的接通期间的中心为基准时，在定子和转子产生的磁场的示例的示意图。图5是表示励磁绕组被励磁的定子电流的示例的示意图。图6是表示通过控制部控制各相的接通/断开的控制例的示意图。图7是表示关于各相控制的模拟例的示意图。图8是表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种励磁绕组型旋转电机(M)，包括：定子(10)，所述定子(10)卷绕有三相以上的定子绕组(12)；转子(20)，所述转子(20)具有卷绕有励磁绕组(21、21a、21b、21c)的转子铁芯(22)，面对所述定子而配置成能旋转；整流元件(D1)，所述整流元件(D1)与所述励磁绕组串联连接，将励磁电流(If)限制在单方向，所述励磁电流(If)是利用定子电流在所述定子绕组流动而产生的磁场(φ1、φ2、φp)，使所述励磁绕组励磁而流动的；驱动器(60)，所述驱动器(60)具有多个开关元件(Q)，将多相的电力输出至所述定子绕组；以及控制器(70)，所述控制器(70)将所述多相的控制信号输出至所述驱动器，所述多相的控制信号是用于根据转子的转速而进行正弦波通电、方波通电、过调制通电中的任一种通电的信号，所述励磁绕组型旋转电机(M)的功率因数为cosθ，所述励磁绕组型旋转电机(M)的特征在于，所述控制器在进行所述方波通电或者所述过调制通电的情况下，在所述多相中设第一相的接通期间或者断开期间的中心为基准时，从所述基准时开始仅延迟包含电角度cos

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.13 JP 2016-2415231.一种励磁绕组型旋转电机(M)，包括：定子(10)，所述定子(10)卷绕有三相以上的定子绕组(12)；转子(20)，所述转子(20)具有卷绕有励磁绕组(21、21a、21b、21c)的转子铁芯(22)，面对所述定子而配置成能旋转；整流元件(D1)，所述整流元件(D1)与所述励磁绕组串联连接，将励磁电流(If)限制在单方向，所述励磁电流(If)是利用定子电流在所述定子绕组流动而产生的磁场(φ1、φ2、φp)，使所述励磁绕组励磁而流动的；驱动器(60)，所述驱动器(60)具有多个开关元件(Q)，将多相的电力输出至所述定子绕组；以及控制器(70)，所述控制器(70)将所述多相的控制信号输出至所述驱动器，所述多相的控制信号是用于根据转子的转速而进行正弦波通电、方波通电、过调制通电中的任一种通电的信号，所述励磁绕组型旋转电机(M)的功率因数为cosθ，所述励磁绕组型旋转电机(M)的特征在于，所述控制器在进行所述方波通电或者所述过调制通电的情况下，在所述多相中设第一相的接通期间或者断开期间的中心为基准时，从所述基准时开始仅延迟包含电角度cos-1θ的规定范围内的规定角度(δ)，在所述多相中的与所述第一相不同的第二相的断开期间中设置暂时接通的暂时接通期间(α1、γ2)，且在所述多相中的与所述第一相和所述第二相不同的第三相的接通期间中设置暂时断开的暂时断开期间(α2、γ1)，产生感应出电流脉冲对的电压脉冲对。2.如权利要求1所述的励磁绕组型旋转电机，其特征在于，所述暂时接通期间...

【专利技术属性】
技术研发人员：瀬口正弘，中园纯一，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本,JP